(57)【要約】  正電荷誘起領域と負電荷誘起領域とを有し、表面が凹凸状または多孔質状である結晶性の金属酸化物である。前記金属酸化物は、チタン、ジルコニウム、チタン合金、ジルコニウム合金、コバルトクロム合金等の金属単体または金属単体を含む合金を、金属酸化物を構成する金属とすることが好ましい。前記金属酸化物は、前記金属酸化物を構成する金属を、陽極酸化処理により酸化したものであることが好ましく、生体親和材料として、または、生体親和材料を構成する部材として好適に利用し得る。【特許請求の範囲】
【請求項１】
正電荷誘起領域と負電荷誘起領域とを有し、表面が凹凸状または多孔質状である結晶性の金属酸化物。
【請求項２】
金属酸化物を構成する金属が、金属単体または金属単体を含む合金である請求項１に記載の金属酸化物。
【請求項３】
前記金属酸化物を構成する金属が、チタン、ジルコニウム、チタン合金、ジルコニウム合金、またはコバルトクロム合金である請求項２に記載の金属酸化物。
【請求項４】
前記金属酸化物を構成する金属を、陽極酸化処理により酸化してなる請求項２に記載の金属酸化物。
【請求項５】
金属の表面の少なくとも一部に、請求項１に記載の金属酸化物を有する金属材料。
【請求項６】
前記金属、及び前記金属酸化物を構成する金属が、同一の金属である請求項５に記載の金属材料。
【請求項７】
前記金属酸化物が、前記金属の表面に形成された酸化被膜である請求項５に記載の金属材料。
【請求項８】
請求項１に記載の金属酸化物、または、請求５に記載の金属材料を含む生体親和材料。
【請求項９】
金属を酸化処理して該金属の少なくとも一部に金属酸化物を形成する金属酸化物形成工程と、
前記金属酸化物を、正極として作用する第１の電極と負極として作用する第２の電極との間に配置して電圧を印加し、金属酸化物に正電荷誘起領域と負電荷誘起領域を形成することにより分極化する分極化工程と、
を含む金属酸化物の製造方法。
【請求項１０】
前記金属酸化物形成工程は、マイクロアーク陽極酸化処理により金属を酸化する請求項９に記載の金属酸化物の製造方法。
【請求項１１】
表面が凹凸状または多孔質状である結晶性の金属酸化物を製造する請求項９に記載の金属酸化物の製造方法。
【請求項１２】
前記分極化工程は、前記金属酸化物が、前記第１の電極と前記第２の電極との少なくとも一方には非接触状態で、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、０．５ｋＶ／ｃｍ以上の電場勾配が形成されるように前記第１の電極と前記第２の電極とに電圧を印加する請求項９に記載の金属酸化物の製造方法。
【請求項１３】
前記分極化工程は、前記金属酸化物が、前記第１の電極と前記第２の電極とのいずれか一方の電極に非接触状態であり、前記金属が、他方の電極に接触状態である請求項９に記載の金属酸化物の製造方法。
【請求項１４】
前記金属が、金属単体または金属単体を含む合金である請求項９に記載の金属酸化物の製造方法。
【請求項１５】
前記金属が、チタン、ジルコニウム、チタン合金、ジルコニウム合金、またはコバルトクロム合金である請求項９に記載の金属酸化物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属酸化物、金属材料、生体親和材料、および金属酸化物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面が親水処理された無機材料は、該無機材料と接触する種々の部材との密着性や接着性が高まることから、表面が親水処理された無機材料を基板または支柱として、柔らかい部材や脆い部材を無機材料表面に接着することで、部材に剛性や耐久性をもたせることが知られている。
例えば、人工骨や歯科用インプラントでは、前記無機材料として、ヒドロキシアパタイト等のセラミックス被膜が積層された金属基材が用いられている（例えば、特許文献１〜３参照）。前記セラミックス被膜を親水処理することで、セラミックス被膜被覆金属基材の人工骨や歯科用インプラントを生体内に埋植したときに、セラミックス被膜表面で生体細胞が増殖し易くなり、種々の組織や細胞を再生することができる。【０００３】
セラミックス被膜の親水処理としては、セラミックスを分極処理することが開示されている（例えば、特許文献１〜４参照）。また、金属基材それ自体の表面を陽極酸化することにより、金属表面を親水化することが知られている。例えば、特許文献５においては、金属基材として金属基板を用い、該基板の表面に酸化チタンを形成した上、酸化チタン被膜に無数の微小な細孔を形成させて多孔質化することで、水に対する接触角を２０°以下とすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１８７１３３号公報
【特許文献２】特開２００２−３３５９４７号公報
【特許文献３】特開２００３−３００７１２号公報
【特許文献４】特開平１０−３２４５８４号公報
【特許文献５】特開平１１−４３７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、金属基材にセラミックス被膜を積層した積層構造では、金属基材とセラミックス被膜との熱膨張率の相違や結晶構造の相違のために、セラミックス被膜が剥離し易く被膜強度が小さかった。また、特許文献５に示される方法では、金属表面の表面活性化が不十分であった。特に、人工骨や歯科用インプラント等の生体親和材料用途においては、骨芽細胞等の生体細胞の再生、増殖等がより短期間で迅速に行なわれることが望まれているため、生体細胞の再生、増殖が促進される、より優れた親水性能が期待されている。【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、親水性に優れた金属酸化物、被膜強度が大きく親水性に優れた金属材料、被膜強度が大きく親水性に優れており、生体細胞の付着性、増殖性が良好な生体親和材料、および、優れた親水性が得られる金属酸化物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
＜１＞  正電荷誘起領域と負電荷誘起領域とを有し、表面が凹凸状または多孔質状である結晶性の金属酸化物である。【０００８】
＜２＞  金属酸化物を構成する金属が、金属単体または金属単体を含む合金である前記＜１＞に記載の金属酸化物である。【０００９】
＜３＞  前記金属酸化物を構成する金属が、チタン、ジルコニウム、チタン合金、ジルコニウム合金、またはコバルトクロム合金である前記＜２＞に記載の金属酸化物である。【００１０】
＜４＞  前記金属酸化物を構成する金属を、陽極酸化処理により酸化してなる前記＜２＞または前記＜３＞に記載の金属酸化物である。【００１１】
＜５＞  金属の表面の少なくとも一部に、前記＜１＞〜前記＜４＞のいずれか１つに記載の金属酸化物を有する金属材料である。【００１２】
＜６＞  前記金属、及び前記金属酸化物を構成する金属が、同一の金属である前記＜５＞に記載の金属材料である。【００１３】
＜７＞  前記金属酸化物が、前記金属の表面に形成された酸化被膜である前記＜５＞または前記＜６＞に記載の金属材料である。【００１４】
＜８＞  前記＜１＞〜前記＜４＞のいずれか１つに記載の金属酸化物、または、前記＜５＞〜前記＜７＞のいずれか１つに記載の金属材料を含む生体親和材料である。【００１５】
＜９＞  金属を酸化処理して該金属の少なくとも一部に金属酸化物を形成する金属酸化物形成工程と、前記金属酸化物を、正極として作用する第１の電極と負極として作用する第２の電極との間に配置して電圧を印加し、金属酸化物に正電荷誘起領域と負電荷誘起領域を形成することにより分極化する分極化工程と、を含む金属酸化物の製造方法である。【００１６】
＜１０＞  前記金属酸化物形成工程は、マイクロアーク陽極酸化処理により金属を酸化する前記＜９＞に記載の金属酸化物の製造方法である。【００１７】
＜１１＞  表面が凹凸状または多孔質状である結晶性の金属酸化物を製造する前記＜９＞または前記＜１０＞に記載の金属酸化物の製造方法である。【００１８】
＜１２＞  前記分極化工程は、前記金属酸化物が、前記第１の電極と前記第２の電極との少なくとも一方には非接触状態で、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、０．５ｋＶ／ｃｍ以上の電場勾配が形成されるように前記第１の電極と前記第２の電極とに電圧を印加する前記＜９＞〜前記＜１１＞のいずれか１つに記載の金属酸化物の製造方法である。【００１９】
＜１３＞  前記分極化工程は、前記金属酸化物が、前記第１の電極と前記第２の電極とのいずれか一方の電極に非接触状態であり、前記金属が、他方の電極に接触状態である前記＜９＞〜前記＜１２＞のいずれか１つに記載の金属酸化物の製造方法である。【００２０】
＜１４＞  前記金属が、金属単体または金属単体を含む合金である前記＜９＞〜前記＜１３＞のいずれか１つに記載の金属酸化物の製造方法である。【００２１】
＜１５＞  前記金属が、チタン、ジルコニウム、チタン合金、ジルコニウム合金、またはコバルトクロム合金である前記＜９＞〜前記＜１４＞のいずれか１つに記載の金属酸化物の製造方法である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、親水性に優れた金属酸化物、被膜強度が大きく親水性に優れた金属材料、被膜強度が大きく親水性に優れており、生体細胞の付着性、増殖性が良好な生体親和材料、および、優れた親水性が得られる金属酸化物の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の金属酸化物の製造方法の一例を示す概略模式図である。
【図２】本発明の金属酸化物の製造方法の他の例を示す概略模式図である。
【図３】（Ａ）は、３５０Ｖの電圧でＭＡＯ処理した酸化チタン被膜ディスクのＳＥＭ写真であり、（Ｂ）は、４００Ｖの電圧でＭＡＯ処理した酸化チタン被膜ディスクのＳＥＭ写真であり、（Ｃ）は、４５０Ｖの電圧でＭＡＯ処理した酸化チタン被膜ディスクのＳＥＭ写真である。
【図４】４００Ｖの電圧でＭＡＯ処理した酸化チタン被膜ディスクのＳＥＭ写真である。
【図５】酸化チタン被膜ディスクのＥＤＸスペクトルである。
【図６】酸化チタン被膜ディスクのＸＲＤスペクトルである。
【図７】４００Ｖの電圧でＭＡＯ処理し、Ｎ面を有する分極酸化チタン被膜ディスクのＴＳＤＣスペクトルである。
【図８】４５０Ｖの電圧でＭＡＯ処理し、Ｎ面を有する分極酸化チタン被膜ディスクのＴＳＤＣスペクトルである。
【図９】３５０Ｖの電圧でＭＡＯ処理し、Ｏ面を有するＳＢＦ浸漬後の酸化チタン被膜ディスクのＳＥＭ写真であり、（Ｂ）は、４００Ｖの電圧でＭＡＯ処理し、Ｏ面を有するＳＢＦ浸漬後の酸化チタン被膜ディスクのＳＥＭ写真であり、（Ｃ）は、４５０Ｖの電圧でＭＡＯ処理し、Ｏ面を有するＳＢＦ浸漬後の酸化チタン被膜ディスクのＳＥＭ写真である。
【図１０】（Ａ）は、３５０Ｖの電圧でＭＡＯ処理し、Ｎ面を有するＳＢＦ浸漬後の酸化チタン被膜ディスクのＳＥＭ写真であり、（Ｂ）は、４００Ｖの電圧でＭＡＯ処理し、Ｎ面を有するＳＢＦ浸漬後の酸化チタン被膜ディスクのＳＥＭ写真であり、（Ｃ）は、４５０Ｖの電圧でＭＡＯ処理し、Ｎ面を有するＳＢＦ浸漬後の酸化チタン被膜ディスクのＳＥＭ写真である。
【図１１】４００Ｖの電圧でＭＡＯ処理し、Ｎ面を有するＳＢＦ浸漬後の酸化チタン被膜ディスクのＳＥＭ写真である。
【図１２】（Ａ）は、３５０Ｖの電圧でＭＡＯ処理し、Ｐ面を有するＳＢＦ浸漬後の酸化チタン被膜ディスクのＳＥＭ写真であり、（Ｂ）は、４００Ｖの電圧でＭＡＯ処理し、Ｐ面を有するＳＢＦ浸漬後の酸化チタン被膜ディスクのＳＥＭ写真であり、（Ｃ）は、４５０Ｖの電圧でＭＡＯ処理し、Ｐ面を有するＳＢＦ浸漬後の酸化チタン被膜ディスクのＳＥＭ写真である。
【図１３】（Ａ）は、４００Ｖの電圧でＭＡＯ処理し、Ｎ面を有するＳＢＦ浸漬後の酸化チタン被膜ディスクのＳＥＭ写真であり、（Ｂ）はＮ面を有するＳＢＦ浸漬後の分極酸化チタン被膜ディスク（実施例）のＥＤＸスペクトルである。
【図１４】分極酸化チタン被膜ディスクのＸＰＳスペクトルである。
【図１５】分極酸化チタン被膜ディスクのＸＰＳスペクトルである。
【図１６】分極酸化チタン被膜ディスクのＸＰＳスペクトルである。
【図１７】チタンディスク（比較例）、酸化チタン被膜ディスク（比較例）、紫外線処理チタンディスク（比較例）、および分極酸化チタン被膜ディスク（実施例）、の各ディスク表面の表面粗さ〔μｍ〕を表す棒グラフである。
【図１８】チタンディスク（比較例）、酸化チタン被膜ディスク（比較例）、紫外線処理チタンディスク（比較例）、および分極酸化チタン被膜ディスク（実施例）、の各ディスク表面の接触角〔度〕を表す棒グラフである。
【図１９】（Ａ）は、ＭＧ６３細胞接着２時間後のチタンディスクのディスク表面の蛍光顕微鏡写真であり、（Ｂ）は、ＭＧ６３細胞接着２時間後の紫外線処理チタンディスクのディスク表面の蛍光顕微鏡写真である。
【図２０】（Ａ）は、ＭＧ６３細胞接着２時間後のＯ面を有する未分極酸化チタン被膜ディスクのディスク表面の蛍光顕微鏡写真であり、（Ｂ）は、ＭＧ６３細胞接着２時間後のＰ面を有する分極酸化チタン被膜ディスクのディスク表面の蛍光顕微鏡写真であり、（Ｃ）は、ＭＧ６３細胞接着２時間後のＮ面を有する分極酸化チタン被膜ディスクのディスク表面の蛍光顕微鏡写真である。
【図２１】（Ａ）は、ＭＧ６３細胞接着４時間後のチタンディスクのディスク表面の蛍光顕微鏡写真であり、（Ｂ）は、ＭＧ６３細胞接着４時間後の紫外線処理チタンディスクのディスク表面の蛍光顕微鏡写真である。
【図２２】（Ａ）は、ＭＧ６３細胞接着４時間後のＯ面を有する未分極酸化チタン被膜ディスクのディスク表面の蛍光顕微鏡写真であり、（Ｂ）は、ＭＧ６３細胞接着４時間後のＰ面を有する分極酸化チタン被膜ディスクのディスク表面の蛍光顕微鏡写真であり、（Ｃ）は、ＭＧ６３細胞接着４時間後のＮ面を有する分極酸化チタン被膜ディスクのディスク表面の蛍光顕微鏡写真である。
【図２３】チタンディスク、酸化チタン被膜ディスク、紫外線処理チタンディスク、Ｏ面を有する未分極酸化チタン被膜ディスク、Ｐ面を有する分極酸化チタン被膜ディスク、Ｎ面を有する分極酸化チタン被膜ディスク、の各ＭＴＴ分析（４時間後）の吸光度を表す棒グラフである。
【図２４】チタンディスク、酸化チタン被膜ディスク、紫外線処理チタンディスク、Ｏ面を有する未分極酸化チタン被膜ディスク、Ｐ面を有する分極酸化チタン被膜ディスク、Ｎ面を有する分極酸化チタン被膜ディスク、の各ＭＴＴ分析（２４時間後）の吸光度を表す棒グラフである。
【図２５】（Ａ）は、細胞付着１時間後のＯ面を有する未分極酸化チタン被膜ディスク表面の免疫蛍光顕微鏡写真であり、（Ｂ）は、細胞接着１時間後のＮ面を有する分極酸化チタン被膜ディスク表面の免疫蛍光顕微鏡写真であり、（Ｃ）は、細胞接着１時間後のＰ面を有する分極酸化チタン被膜ディスク表面の免疫蛍光顕微鏡写真である。
【図２６】（Ａ）は、細胞接着３時間後のＯ面を有する未分極酸化チタン被膜ディスク表面の免疫蛍光顕微鏡写真であり、（Ｂ）は、細胞接着３時間後のＮ面を有する分極酸化チタン被膜ディスク表面の免疫蛍光顕微鏡写真であり、（Ｃ）は、細胞接着３時間後のＰ面を有する分極酸化チタン被膜ディスク表面の免疫蛍光顕微鏡写真である。
【図２７】Ｏ面を有する未分極酸化チタン被膜ディスク表面、Ｎ面を有する分極酸化チタン被膜ディスク表面、及び、Ｐ面を有する分極酸化チタン被膜ディスク表面、における細胞増殖の経時変化を表す棒グラフである。
【図２８】チタンディスク、Ｏ面を有する未分極酸化チタン被膜ディスク、紫外線処理チタンディスク、Ｐ面を有する分極酸化チタン被膜ディスク、およびＮ面を有する未分極酸化チタン被膜ディスク、の各ディスク表面上におけるＡＬＰ活性を表す棒グラフである。
【図２９】分極酸化チタン被膜材料（右）と、その原料の金属チタン（左）を表す斜視写真である。
【図３０】分極酸化チタン被膜材料のＴＳＤＣスペクトルである。
【図３１】Ｏ面を有する未分極酸化チタン被膜材料、紫外線処理したチタン材料、Ｐ面を有する分極酸化チタン被膜材料、及びＮ面を有する分極酸化チタン被膜材料、の各引き抜き試験結果を表す棒グラフである。
【図３２】（Ａ）は、ウサギの大腿骨に埋植された分極酸化チタン被膜材料Ｎ４と該大腿骨を、分極酸化チタン被膜材料Ｎ４の円筒部長さ方向に観察したマイクロＣＴ分析写真であり、（Ｂ）は、ウサギの大腿骨に埋植された分極酸化チタン被膜材料Ｎ４と該大腿骨の斜視マイクロＣＴ分析写真である。
【図３３】Ｏ面を有する未分極酸化チタン被膜材料、紫外線処理したチタン材料、Ｐ面を有する分極酸化チタン被膜材料、及びＮ面を有する分極酸化チタン被膜材料、の各周囲（材料表面〜材料表面から５００μｍの間）の骨体積〔ｍｍ３〕を表す棒グラフである。
【図３４】Ｏ面を有する未分極酸化チタン被膜材料、紫外線処理したチタン材料、Ｐ面を有する分極酸化チタン被膜材料、及びＮ面を有する分極酸化チタン被膜材料、の各周囲（材料表面から５００μｍ〜材料表面から１５００μｍの間）の骨体積〔ｍｍ３〕を表す棒グラフである。
【図３５】Ｏ面を有する未分極のコバルトクロム合金酸化物被膜ディスクのＳＥＭ写真である。
【図３６】Ｎ面を有する分極コバルトクロム合金酸化物被膜ディスクのＳＥＭ写真である。
【図３７】Ｐ面を有する分極コバルトクロム合金酸化物被膜ディスクのＳＥＭ写真である。
【図３８】未分極ないし分極のコバルトクロム合金酸化物被膜ディスクのＸＰＳスペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の金属酸化物は、正電荷誘起領域と負電荷誘起領域とを有する金属酸化物である。
正極として作用する第１の電極と、負極として作用する第２の電極との間に、金属酸化物を配置して電圧を印加することで、正電荷と負電荷とは、それぞれ正電荷誘起領域と負電荷誘起領域とに分かれる（分極する）。このように、金属酸化物を分極化することで、水に対する親和性、即ち、親水性を発現することができる。これは、金属酸化物を分極することで、金属酸化物表面に多くの「金属−ＯＨ基」が形成され、水分子と水素結合を結び易い環境を形成するためと考えられる。
金属酸化物を構成する金属としては、チタン、ジルコニウム等のバルブ金属が好適である。
【００２５】
従来の、表面が親水性の金属材料としては、金属表面に分極されたセラミック膜をコーティングしたセラミックス膜コーティング材料が知られているが、既述のように、セラミックス被膜と金属との膨張率の違いや結晶構造の違い等から、セラミックス被膜が剥離し易かった。一方、金属酸化物は、金属を酸化処理することにより金属表面に酸化被膜として形成されるため、金属酸化物は金属から剥離しにくく、被膜強度の大きな金属材料とすることができる。
【００２６】
従って、金属の表面に形成された金属酸化物被膜として、正電荷誘起領域と負電荷誘起領域とを有する金属酸化物被膜を有する金属材料は、優れた親水性を有しつつ被膜強度も大きくなると考えられる。
【００２７】
ここで、金属酸化物の分極処理は、一般に、２つの電極を用い、金属酸化物に電圧を印加することにより行われるが、金属自体は電気を通し易いため、金属材料を２つの電極に接触させて電圧を印加すると通電してしまい、分極処理をすることができないことがある。
しかし、後述する非接触タイプの分極処理方法、すなわち、金属酸化物を、前記第１の電極と前記第２の電極との少なくとも一方には非接触状態で、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、０．５ｋＶ／ｃｍ以上の電場勾配が形成されるように前記第１の電極と前記第２の電極とに電圧を印加する方法によれば、金属材料の表面に金属が露出している場合でも通電することなく金属酸化被膜を分極処理することができる。
また、かかる非接触タイプの分極処理方法によれば、金属酸化物被膜の表面に突起物があったり、窪んでいる等、凹凸状に変形している場合でも、そのような凹凸形状の電極を製造することなく分極処理を施すことができる。
【００２８】
以下、本発明の金属酸化物、金属材料、生体親和材料、及び金属酸化物の製造方法について詳細に説明する。
【００２９】
＜金属酸化物＞
本発明の金属酸化物は、正電荷誘起領域と負電荷誘起領域とを有する金属酸化物である。
【００３０】
金属酸化物は、金属が酸化して得られる化合物であれば特に制限されず、例えば、酸化鉄、酸化銅、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム等が挙げられる。また、金属酸化物を構成する金属は、上記のような鉄、銅、チタン、ジルコニウム等の金属単体に限られず、当該金属単体を含む合金（例えば、チタン合金、ジルコニウム合金、コバルトクロム合金等）、ステンレス鋼等の公知の金属であってもよい。
【００３１】
分極された金属酸化物を表面に有する金属材料を、人工骨や人工歯根、骨折固定材などの生体内で使用する生体材料として利用する場合は、上記金属として具体的には、たとえば、ＳＵＳ３１６Ｌなどのステンレス鋼、Ｃｏ−Ｃｒ合金、ＣＯＰ合金（Ｆｅ−２０Ｃｒ−２０Ｎｉ−２０Ｃｏ−４Ｍｏ−０．２Ｐ〔単位は質量％〕）、チタン、及び、Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ合金、Ｔｉ−Ａｌ−Ｎｂ合金等のチタン合金を用いることができる。
また、血管に代表される人体の管状の部分を管腔内部から広げる網目の筒状の金属であるステントを、金属酸化物を構成する金属として用いてもよい。
【００３２】
上記の中でも、金属酸化物を構成する金属としては、金属酸化物を形成し易い金属であることが好ましく、特に、バルブ金属が好ましい。バルブ金属とは、陽極酸化により金属表面がその金属の酸化物の被膜で一様に覆われた場合に、優れた耐食性を示し、その酸化被膜が電流を一方方向にのみ流して逆方向には非常に流しにくい金属である。例えば、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモン等が挙げられる。
バルブ金属の中でも、生体親和性の観点から、チタンまたはジルコニウムを用いることが好ましい。
【００３３】
本発明の金属酸化物の形状は特に制限されず、板状、薄膜状、円盤状、多面体状、円柱状、粒状等の形状が挙げられる。
また、金属酸化物が粒子である場合には、例えば、平均粒径が０．１μｍ〜１０００μｍであるものを用いることができる。好ましくは１μｍ〜５００μｍ、より好ましくは１０μｍ〜３００μｍの粒子である。平均粒径は、例えば、顕微鏡法、光走査法及びレーザー回折散乱法等によって測定することができる。また、金属酸化物粒子は多孔質状の粒子であってもよい
【００３４】
また、ヒトや動物の骨格を形成する骨の代替部材として利用可能な、人工骨や人工歯根等の複雑な形状を有するものであってもよい。
なお、金属酸化物を生体材料、特に人工骨として利用する場合、生体内で生体組織と強固な結合が速やかに形成されることが求められる。このような観点から、金属酸化物の表面は、サンドブラストにより粗面化処理した程度の粗さ(中心平均粗さＲａで１μｍ程度）〜高低差５ｍｍ程度の凹凸が形成された程度の粗さを有していることが好ましい。また、同様の観点から、金属酸化物表面が多孔質状であることも好ましい態様の１つである。
【００３５】
−金属酸化物の製造方法−
金属酸化物は、金属を酸素環境下におき、酸化させることにより製造することができるが、本発明においては、金属を大気中に放置して酸化させる自然現象としての酸化ではなく、大気中で金属を加熱する加熱酸化法や、電解液中で電解をかける陽極酸化法等の積極的な酸化処理により製造することが好ましい。また、粉状、粒状の金属酸化物を製造する場合には、公知のゾル−ゲル法によって製造してもよい。
中でも、金属酸化物表面に、凹凸形状や細孔を形成し易いマイクロアーク陽極酸化処理〔マイクロアーク酸化（Ｍｉｃｒｏａｒｃ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ；ＭＡＯ）処理とも称する〕により金属を酸化することが好ましい。
【００３６】
マイクロアーク酸化処理は、火花放電を伴う不連続な金属の酸化反応であり、金属表面に形成される金属酸化物は結晶性である。火花放電により、金属酸化物表面は凹凸状ないし細孔を均一に有する多孔質になるため、金属酸化物の表面積を実質上拡大することができ、表面活性を高めることができる。従って金属酸化物の親水性を向上することができる。また、金属酸化物表面が凹凸状ないし均一な多孔質となることで、生体細胞が接着し易く、また金属酸化物表面から取れ難くなるため、金属酸化物を生体材料用途に用いる観点からも好ましい。
金属酸化物の表面活性が高いと、本発明の金属酸化物を用いて生体親和材料としたとき、生体蛋白質等が当該生体親和材料に吸着して表面を覆い易く、骨芽細胞などの生体細胞の接着と増殖が起こり易くなる。
ＭＡＯ処理は、特に、バルブ金属の酸化に好適である。バルブ金属以外の金属、例えば、ステンレス鋼やコバルトクロム合金の酸化は、ＭＡＯ処理によらなくてもよい。
【００３７】
なお、金属の酸化処理方法の詳細（電解液や酸化処理条件等）および金属酸化物の分極処理の詳細は、後述する「金属酸化物の製造方法」にて詳細に説明する。
【００３８】
＜金属材料＞
本発明の金属材料は、金属の表面の少なくとも一部に、既述の本発明の金属酸化物を有する。すなわち、金属材料の金属表面は、部分的に、または全面に金属酸化物被膜が形成されている。
本発明の金属材料を構成する金属（以下、「支持金属」とも称する）と、支持金属表面に形成される金属酸化物を構成する金属（以下、「被膜金属」とも称する）とは同じでも同じでなくてもよく、例えば、支持金属としてのチタンに酸化アルミニウム被膜が形成された金属材料であってもよい。
【００３９】
被膜強度の観点からは、本発明の金属材料は、前記金属、及び前記金属酸化物を構成する金属が、同一の金属であることが好ましい。つまり、支持金属と被膜金属とは同じであることが好ましく、すなわち、金属表面を酸化処理することにより酸化被膜が形成されている状態であることが好ましい。例えば、支持金属としてのチタンに酸化チタン被膜が形成された金属材料等が挙げられる。
【００４０】
金属に酸化被膜を形成する方法としては、支持金属と被膜金属が同一である場合には、前記加熱酸化法や前記陽極酸化法により、支持金属を、酸化処理をすることが挙げられる。加熱酸化法や陽極酸化法による酸化処理をすることで、金属を大気中に放置した場合よりも金属酸化物被膜の膜厚を厚くすることができる。中でも、親水性向上および骨芽細胞等の生体細胞等の付着容易性の観点から、マイクロアーク酸化（ＭＡＯ）処理が好ましい。
【００４１】
金属表面に形成する金属酸化物被膜の膜厚は、特に限定されず、その用途に応じて適宜選択することができるが、本発明の金属材料を生体材料として利用する場合は、１μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましく、５μｍ〜５０μｍの範囲であることがより好ましい。
【００４２】
本発明の金属材料の形状は特に制限されず、本発明の金属酸化物と同様に、板状、薄膜状、円盤状、多面体状、円柱状、粒状等の形状が挙げられる。
金属材料が粒子である場合には、例えば、平均粒径が０．１μｍ〜１０００μｍであるものを用いることができる。好ましくは１μｍ〜５００μｍ、より好ましくは１０μｍ〜３００μｍの粒子である。平均粒径は、例えば、顕微鏡法、光走査法及びレーザー回折散乱法等によって測定することができる。また、金属酸化物粒子は多孔質状の粒子であってもよい
【００４３】
また、ヒトや動物の骨格を形成する骨の代替部材として利用可能な、人工骨や人工歯根等の複雑な形状を有する金属材料であってもよい。
なお、本発明の金属材料を生体材料、特に人工骨として利用する場合、生体内で生体組織と強固な結合が速やかに形成されることが求められる。このような観点から、金属材料の金属酸化物の表面は、サンドブラストにより粗面化処理した程度の粗さ(中心平均粗さＲａで１μｍ程度）〜高低差５ｍｍ程度の凹凸が形成された程度の粗さを有していることが好ましい。また、同様の観点から、金属材料の金属酸化物表面が多孔質状であることも好ましい態様の１つである。
【００４４】
本発明の金属材料の用途は特に制限されず、金属酸化物被膜表面と接する他部材との密着性・接着性を高めるものや、親水性を必要とする用途に広く用いることができる。例えば、防曇、抗菌作用、水質浄化、及び、人工関節や人工歯根等の生体材料用途が挙げられる。なかでも、生体材料用途が好ましい。
本発明では、金属酸化物が分極処理により優れた親水性を有し、表面活性が高いため、本発明の金属酸化物や、金属材料を生体材料として用い、生体内に取り入れても為害性がなく、生体と親和性が高いと考えられる。
【００４５】
＜生体親和材料＞
本発明の生体親和材料は、本発明の金属酸化物または金属材料を含む。すなわち、本発明の生体親和材料は、本発明の金属酸化物または金属材料のみで構成されていてもよいし、本発明の金属酸化物または金属材料と生体適合性高分子化合物や液体媒体を混合した複合材料であってもよい。
本発明の生体親和材料は、被膜強度に優れ、親水性に優れた本発明の金属材料を含むため、生体内に埋植したときも金属酸化物表面上で骨芽細胞等の生体細胞が再生し易く、より短期間で生体細胞が増殖すると考えられる。
そのため、本発明の生体親和材料は、特に、歯科用インプラント（人工歯根）や、整形外科用インプラント用途に好適である。
【００４６】
以下、本発明の金属酸化物と生体適合性高分子化合物や液体媒体を混合した複合材料について説明する。
分極された金属酸化物を含み、生体適合性高分子化合物や液体媒体を含有する生体親和材料は、さらに、必要に応じて、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、リン酸ナトリウム及び炭酸ナトリウム等の無機塩類、分極処理していないセラミックス（例えばリン酸カルシウム系化合物）の微粒子、等の他の成分を含むことができる。
このとき、本発明の生体親和材料は、分極された金属酸化物粒子、及び必要に応じて用いられる前記の他の成分が、生体適合性高分子化合物や前記液体媒体中に、溶解または分散されているものである。
【００４７】
本発明の生体親和材料における分極された金属酸化物粒子と生体適合性高分子化合物の割合としては、例えば、生体適合性高分子化合物１００質量部に対して、分極された金属酸化物粒子を１〜５００質量部、または５〜１００質量部、または１０〜５０質量部とすることができる。そして、液体媒体は、分極された金属酸化物粒子と生体適合性高分子化合物の合計質量１００質量部に対して１〜５０００質量部、または１０〜１０００質量部、または１００〜５００質量部で用いることができる。必要に応じて用いられる前記の他の成分は、用いられる場合、分極された金属酸化物粒子と生体適合性高分子化合物の合計質量１００質量部に対して１〜１００質量部で用いることができる。なお、前記の他の成分が二種以上用いられる場合は、その合計質量が分極された金属酸化物粒子と生体適合性高分子化合物の合計質量１００質量部に対して１〜１００質量部となるように、適宜、組み合わせて用いることができる。
【００４８】
本発明において生体適合性高分子化合物とは、生体に適用した場合に、生体表面、あるいは生体内で強い炎症反応など生体に対して悪影響を及ぼさない高分子化合物のことをいう。
【００４９】
本発明の生体親和材料において用いることができる高分子化合物としては、例えば、フィブロイン、アガロース、コラーゲン、キトサン、グリコサミノグリカン、ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、アルギン酸、デンプン、ペクチン及びペクチン酸等の天然の高分子化合物を挙げることができる。また、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリメタクリル酸メチル、メタクリル酸エステル系ポリマー、シリコーン樹脂、ポリ乳酸、ポリグリコール酸及びポリ−ε−カプロラクトン等の生体吸収性を示す合成高分子化合物を挙げることができる。このような高分子化合物は、単独で、または二種以上を組み合わせて用いることができる。また、このような高分子化合物の分子量としては、重量平均分子量（Ｍｗ）として、例えば５，０００〜１，０００，０００、または１０，０００〜５００，０００、また２０，０００〜１００，０００である。
【００５０】
本発明の生体親和材料において用いることができる液体媒体としては、例えば水、エタノール、人工体液、生理食塩水及びそれらの混合物等を挙げることができる。
【００５１】
分極された金属酸化物粒子を含有する本発明の生体親和材料は、例えば、分極された金属酸化物粒子を生体適合性高分子化合物、並びに必要に応じて用いられる他の成分と液体媒体を最適な混合比で混合することによって調製することができる。使用される液体媒体の量、生体適合性高分子化合物の種類及び量、等にも依存するが、本発明の生体親和材料は、懸濁液、ゲル及びペースト等の形態として調製することができる。
【００５２】
分極された金属酸化物粒子を分散させた生体適合性高分子化合物よりなる本発明の生体親和材料は、優れた生体適合性を示し、また、分極された金属酸化物粒子を含んでいることから高い細胞の活性化作用を有する。そのため、本発明の生体親和材料は、治療等を目的として、生体表面及び生体内の損傷あるいは組織欠損部位に適用することができる。
【００５３】
例えば、生体表面の創傷部分に本発明の生体材料を塗布したり、組織欠損部位に注入するなどの適切な方法によって適用することができる。そして、適用された部位及びその周囲の細胞を活性化することによって細胞を分化・増殖させ、組織の再生を促進することができる。
【００５４】
また、本発明の生体親和材料は細胞を刺激して活性化することができることから、皮膚に塗布することによって、皮膚角化細胞や皮下線維芽細胞を活性化して小じわをとるなど、皮膚の老化を防ぐ効果が期待できる（アンチエージング効果）。また、メラノサイトを活性化すれば、紫外線を浴びることなく安全に日焼けサロンと同じような効果が期待できる（美容効果）。
【００５５】
本発明の生体親和材料の生体に対する作用は、例えば、以下の（ｉ）〜（ｖ）のいずれかの方法によって評価することができる：
（ｉ）ラットの背側皮膚欠損部に、本発明の生体親和材料を塗布したり、移植する（皮膚潰瘍、火傷の治療）、または本発明の生体親和材料を皮下に注入する（軟組織形成）。これにより、吸収速度、生体適合性、新生血管の進入や軟部組織との置換状態を組織学的に定量する：
（ii）ラット坐骨神経絞扼モデルを用い、神経絞扼部周囲に本発明の生体親和材料を注入し、神経再生の組織学的観察と機能評価を経時的に行う（損傷神経再生促進）。同様に坐骨神経欠損モデルを作製し、人工神経に本発明の生体親和材料を固定化して架橋移植し、神経欠損部を越えた神経再生誘導能を評価する（神経欠損部の架橋）。あるいは、糖尿病自然発症ラットの坐骨神経周囲に本発明の生体親和材料を注入し、同様の評価を行う（多発性ニューロパティーの治療）；
（iii）ラットの大腿骨骨髄をくり抜いてｂｏｎｅ  ｍａｒｒｏｗ  ａｂｒａｓｉｏｎ  ｍｏｄｅＩ（骨髄摩耗モデル）を作製し、本発明の生体材料を注入して、骨再生過程の観察と骨量計測をμＣＴと組織学的に行う（骨欠損部の充填）：
（iv）動脈硬化症自然発症ラットの頚動脈周囲に本発明の生体親和材料を注入し、脳血流量をｆｕｎｃｔｌｏｎａＩ  ＭＲＩ、あるいはＭＲＩ  ａｎｇｉｏを用いて計測する（血管内皮、損傷血管再生促進）：及び
（ｖ）各種の細胞を本発明の生体親和材料を塗布したシャーレ上で培養し、細胞の分化・増殖、各種サイトカインの遺伝子発現量を計測する（遺伝子レベルで細胞に及ぼす効果）。
【００５６】
＜金属酸化物の製造方法＞
金属を酸化処理して該金属の少なくとも一部に金属酸化物を形成する金属酸化物形成工程と、前記金属酸化物を、正極として作用する第１の電極と負極として作用する第２の電極との間に配置して電圧を印加し、金属酸化物に正電荷誘起領域と負電荷誘起領域を形成することにより分極化する分極化工程と、を含む。
さらに、金属酸化物の表面改質のため、機械的処理や、化学的処理工程を有していてもよい。
【００５７】
〔金属酸化物形成工程〕
金属酸化物形成工程では、金属を酸化処理して金属酸化物を形成する。
既述のように、金属の酸化処理方法としては、加熱酸化法や陽極酸化法が挙げられ、中でも、金属酸化物表面の表面改質の点からマイクロアーク陽極酸化（ＭＡＯ処理）による酸化処理が好ましい。ここでは、本発明の好ましい態様の１つであるＭＡＯ処理について、詳細に説明する。
【００５８】
−ＭＡＯ処理−
ＭＡＯ処理は、例えば、陽極に酸化させる金属板、陰極にステンレス板金を用い、これらを、電解液を含む電解液槽中に浸して電圧をかけることにより行うことができる。
陰極には、ステンレス板金のほか、高密度カーボン等を用いてもよく、中でもステンレス板金が好ましい。
ＭＡＯ処理の利点の１つは、既述のとおり金属酸化物表面多孔質にし、親水性を向上することができることであるが、さらには、電解質の構成と濃度を制御することによって金属酸化物内にＣａイオンとＰイオンを取り込み得ることにある。本発明の金属酸化物や金属材料を生体材料として用いる場合には、金属酸化物表面に接する骨芽細胞等の再生、増殖が迅速に行われることが好ましく、金属酸化物内にＣａイオンとＰイオンが取り込まれていることにより、骨芽細胞等の再生、増殖の迅速化を期待することができる。
【００５９】
電解液としては、硫酸、リン酸などの酸溶液、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ溶液、カルシウムとリン酸塩を含有する電解液等を用いることができ、中でも、金属酸化物内にＣａイオンとＰイオンを取り込み得るとの観点から、カルシウムとリン酸塩を含有する電解液を用いることが好ましい。
カルシウムとリン酸塩を含有する電解液は、具体的には、酢酸カルシウム、グリセロリン酸カルシウム等が挙げられる。
また、電解質の濃度は、０．０１ｍｏｌ／Ｌ〜１ｍｏｌ／Ｌであることが好ましい。
【００６０】
電解槽にかける電圧の大きさは、酸化処理する金属にもよるが、１００Ｖ〜６００Ｖであることが好ましい。
酸化処理する金属がチタンである場合には、２５０Ｖ〜４００Ｖであることが好ましい。酸化処理する金属がジルコニウムである場合には、１００Ｖ〜４００Ｖであることが好ましい。
【００６１】
電圧をかける長さ（すなわち、酸化処理の長さ）は、目的とする金属酸化物被膜の膜厚等により異なるが、通常、０．５秒〜２０分である。電圧をかける時間が長いほど酸化被膜の膜厚は大きくなり、金属全体を金属酸化物にすることも可能である。
【００６２】
電解槽内の温度（すなわち、電解質の温度）は、電解質の電離度は温度にも依存することから、室温〜４０℃であることが好ましい。
【００６３】
〔分極化工程〕
分極化工程は、酸化処理工程により得られた金属酸化物を、正極として作用する第１の電極と負極として作用する第２の電極との間に配置して電圧を印加する。
金属酸化物を電場の中に置くと、金属酸化物分子内の正電荷は電場の向きに、負電荷は逆向きに少し移動し、金属酸化物表面およびその近傍の金属酸化物内部には電荷が現れる。この状態で外部電界を取り去ると、イオンが大きく変位した状態がそのまま保存され、分極された金属酸化物は、負電荷が誘起された領域（負電荷誘起領域）と正電荷が誘起された領域（正電荷誘起領域）として得られる。このように分極された金属酸化物の表面のうち、負電荷が誘起された領域の表面を負電荷誘起面（Ｎ面）、正電荷が誘起された領域の表面を正電荷誘起面（Ｐ面）という。
ここで、金属酸化物を電場の中に置くには、具体的には、金属酸化物を正極として作用する第１の電極と負極として作用する第２の電極との間に配置して電圧を印加することにより行うことができる。
【００６４】
分極処理における温度、電圧等の各条件について説明する。
分極処理は、通常、室温（２０℃）〜１０００℃の一定温度下で行われる。作業の容易さの観点からは、室温前後の温度域で分極処理を実施することが好ましい。
一方、短時間で分極処理したい場合には、処理温度は高いほうが好ましい。この場合、処理温度は２００℃以上であることが好ましく、３００℃以上であることがより好ましい。なお、処理温度の上限は、分極処理に用いられる金属酸化物ないし金属酸化物を含む金属材料が、加熱により分解、破壊、及び酸化劣化等しない範囲であればよい。例えば、分極対象が金属酸化物のみである場合には、一般的に５００℃以下が好ましく、４００℃以下がより好ましい。
【００６５】
分極処理にかける電圧の大きさは、分極処理する金属酸化物にもよるが、０．０１ｋＶ／ｃｍ〜２０ｋＶ／ｃｍであることが好ましい。
分極処理する金属が酸化チタンである場合には、１ｋＶ／ｃｍ〜２０ｋＶ／ｃｍであることが好ましい。分極処理する金属が酸化ジルコニウムである場合には、０．０１ｋＶ／ｃｍ〜１０ｋＶ／ｃｍであることが好ましい。
【００６６】
電圧をかける長さ（分極処理をする長さ）は、通常、１０分〜１２０分であり、長いほど蓄積電荷量が多く得られる。
分極処理に用いる電極としては、白金、ステンレス鋼等が挙げられるが、生体材料用には白金が好ましい。分極処理に用いる電極の形状は、一般に平面板状であるが、分極しようとする金属酸化物表面の形状に合わせて用いることが好ましい
【００６７】
分極処理の対象である金属酸化物の形状や形態は、特に制限されず、形状としては、板状であっても、円筒状であっても、粒状であってもよいし、凹凸表面や多孔質状の表面を有する形状であってもよい。また、形態としては、金属表面に部分的に形成された金属酸化物のように、金属酸化物の領域と金属の領域とが隣接して存在していている形態でもよい。
【００６８】
金属酸化物の表面が凹凸表面もしくは多孔質状である場合、金属酸化物が粒状である場合等、分極処理の電極を金属酸化物表面の形状に合わせられない場合や、金属酸化物領域のそばに金属領域がある場合、金属が金属酸化物被膜で覆われているものの、２つの電極を接触させると通電して分極処理を行うことができない金属酸化物については、後述する電極非接触分極法により金属酸化物を分極処理することが好ましい。
【００６９】
−電極非接触分極−
電極非接触分極とは、本発明の金属酸化物の製造方法における分極化工程が、金属酸化物を、前記第１の電極と前記第２の電極との少なくとも一方には非接触の状態で、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、０．５ｋＶ／ｃｍ以上の電場勾配が形成されるように前記第１の電極と前記第２の電極とに電圧を印加する分極方法である
【００７０】
このように、第１の電極及び第２の電極のうち少なくとも一方の電極が金属酸化物と非接触な位置に配置された状態で、分極処理が行なわれるため、金属酸化物表面がどのような形状であっても容易に分極処理することができる。また、金属酸化物の表面部分について電極に起因する汚染を防止したい場合、あるいは滅菌処理後包装済みの生体材料（本発明の金属酸化物を有する本発明の生体親和材料）を分極処理する場合には、部材表面に接触させないよう電極を配置することによって分極処理できる。
また、本発明の方法では、第１の電極及び第２の電極の少なくとも一方の電極を金属酸化物に接触させる必要が無いことから、金属酸化物に圧力が負荷され形状を損なうことなく分極処理を行なうことができ、また粒子状の金属酸化物に対しても分極処理を行なうことができる。
【００７１】
ここで、非接触状態とは、電極が、金属酸化物ないし金属酸化物を含む金属材料に、電気的に接触していないことを意味する。電極が、金属酸化物ないし金属酸化物を含む金属材料に接触していなければ、両者の間隔に特に制限はないが、電極と、金属酸化物ないし金属酸化物を含む金属材料との間隔は例えば、０．１ｍｍ〜５ｃｍの範囲であり、０．５ｍｍ〜１ｃｍであることが好ましく、１ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましい。
【００７２】
電極非接触分極の分極処理においては、第１の電極と第２の電極との間に形成される電場勾配は、０．５ｋＶ／ｃｍ以上であることが必要であることが好ましい。
電場勾配が０．５ｋＶ／ｃｍ以上であっても、値が比較的小さい場合は、セラミックスを分極処理するために長時間を要することになる。このような観点から、電場勾配は１ｋＶ／ｃｍ以上であることが好ましい。
【００７３】
なお、電場勾配の上限は特に制限されるものではないが、電圧の印加に利用可能な電源などの実用上の観点からは、２０ｋＶ／ｃｍ以下であることが好ましい。
【００７４】
分極処理時の処理温度は、上記の通り、例えば、室温（２０℃）〜１０００℃程度の範囲で、目的に応じて任意に選択することができるが、室温の前後の温度で行うことが好ましい。
【００７５】
複雑な形状を有する金属酸化物ないし金属酸化物を含む金属材料の一例としては、金属酸化物ないし金属酸化物を含む金属材料がネジ部分を有する場合が挙げられる。具体的には、金属製のネジ部分表面を被覆するように金属酸化物被膜が形成されている形態が挙げられる。このような構成を有する部柄の応用例としては、例えば、金属部材としてチタンを用い、ネジ部表面に金属酸化物被膜として酸化チタンを用いた人工歯根が挙げられる。
【００７６】
なお、複雑な形状を有する金属酸化物ないし金属酸化物を含む金属材料を分極処理する場合、平板状などの単純な形状の電極を用いても分極処理することは可能である。しかし、複雑な形状を有する材料と電極との距離が部材表面の位置によって異なるため、複雑な形状を有する材料が金属酸化物を含む金属材料である場合、金属表面に形成された金属酸化物被膜の一様且つ均一な分極処理が困難となる場合がある。それゆえ、このような場合には、複雑な形状を有する材料の表面形状と略相似形で且つ一回り大きい形状の電極(以下、「相似形電極」と称する場合がある)を用いることが好ましい。
【００７７】
ここで「一回り大きい形状」とは、複雑な形状を有する材料表面と、当該表面に対して垂直な方向に位置する相似形電極表面(複雑な形状を有する部材と対向する面)との距離がいずれの位置においても一定となるように、複雑な形状を有する材料に対して相似形電極を配置した場合、複雑な形状を有する部材と相似形電極との距離(マージン距離)が１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内にあることを意味する。
【００７８】
相似形電極を用いて非接触で分極処理を行なえば、複雑な形状を有する部材の表面形状と密着するように形成された電極(密着式電極)を用いて接触方式で分極処理を行なった場合と同様に、金属表面に形成された金属酸化物被膜の一様且つ均一な分極処理が可能である。これに加えて、相似形電極は、密着式電極のように極めて高い形状精度が求められないため、作製が非常に容易で、低コストである。
【００７９】
以下、電極非接触分極による分極方法を、図を用いて説明する。
【００８０】
図１は、金属酸化物の電極非接触分極による分極処理を示す概略模式図である。図中、１０、２０が平板状電極、３０がディスク状サンプル（金属酸化物で被覆された金属）、４０が直流電源、５０が非導電性部材である。
【００８１】
ここで、分極処理に際しては、直流電源４０に接続された二つの平板状電極１０、２０を電極面同士が平行となるように対向配置し、これら一対の電極１０、２０間にディスク状サンプル３０を設置する。そして、この状態で、電極１０、２０間に電圧を印加して、ディスク状サンプル３０の分極処理を行なう。
【００８２】
この際、ディスク状サンプル３０は、図１（Ａ）に示すように、一方の電極１０に接触し、他方の電極２０とは接触しない状態となるように配置してもよく、図１（Ｂ）に示すように、双方の電極１０、２０に接触しない状態で配置してもよい。さらに、図１（Ｃ）に示すように、一方の電極１０に接触し、他方の電極２０とは接触しない状態となるように配置した状態で、電極２０とディスク状サンプル３０との隙間に樹脂フィルムなどの非導電性部材５０を配置してもよい。
【００８３】
図１（Ａ）において、電極２０とディスク状サンプル３０との距離Ｘは、電極１０、２０間に形成される電場勾配の強さ等の分極処理にも依存するものの、通常は、０．１ｍｍ〜５ｃｍの範囲とすることが好ましく、通常は、０．５ｍｍ〜１ｃｍ、または１ｍｍ〜５ｍｍの範囲とすることがより好ましい。距離Ｘが０．１ｍｍ未満では、電極２０やディスク状サンプル３０を配置する際に、両者が接触しやすくなる。それゆえ、特に、ディスク状サンプル３０の表面の汚染や傷の発生が問題となるような場合には、好ましくない。また、距離Ｘが５ｃｍを越える場合には、分極処理に必要な電場勾配を得るために、電極１０、２０間に非常に大きな電圧を印加することが必要となる場合がある。
【００８４】
なお、高温下で分極処理を行なう場合、例えば、電極１０、２０、ディスク状サンプル３０、非導電性部材５０（ただし、熱により分解劣化、ディスク状サンプル３０に熱融着等しない部材からなる材料）を、加熱炉中に配置して分極処理を行なうことができる。
【００８５】
分極処理対象が金属酸化物粒子である場合は、図１（Ａ）のディスク状サンプル３０に代えて、電極１０上に金属酸化物粒子を含有する層を均一な厚さで設けて、分極処理を行なうことができる。また、金属酸化物粒子を適当な容器に入れ、それを図１（Ａ）及び図１（Ｂ）のディスク状サンプル３０に代えて設置して、容器中の金属酸化物粒子の分極処理を行なうことができる。
【００８６】
図２は、金属酸化物の電極非接触分極による分極処理方法の他の例を示す概略摸式図（断面図）であり、図中、１００と１１０が電極、１２０がサンプル（金属酸化物で被覆された金属）、１２０Ａがネジ部、１２０Ｂが基部、４００が直流電源である。
【００８７】
分極処理に用いられるサンプル１２０は、ディスク状の基部１２０Ｂと基部１２０Ｂの上面に設けられたネジ部１２０Ａとから構成され、基部１２０Ｂ及びネジ部１２０Ａは金属からなる。また、ネジ部１２０Ａの表面にのみ金属酸化物被膜（図には示していない）が形成されている。なお、サンプルが人工歯根の場合、例えば、基部１２０Ｂ及びネジ部１２０Ａを構成する金属としてはチタンを用い、金属酸化物被膜としては酸化チタンを用いることができる。
【実施例】
【００８８】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「％」及び「部」は質量基準である。【００８９】
分極処理した金属酸化物被膜を有する金属材料（実施例）と、未分極の金属酸化物被膜を有する金属材料（比較例）を作製し、Ａ−１〜Ａ−１４の評価を行った。また、分極処理した酸化チタン被膜を有する生体親和材料（インプラント）を作製し、Ｂ−１〜Ｂ−３の評価を行った。【００９０】
＜Ａ．金属材料の評価＞
〔サンプルの作製〕
純粋なチタン（グレード２）で作られたチタンディスク（直径１０ｍｍ、厚さ２ｍｍ）の表面を、３２０＃防水研磨紙で研磨した後、連続して６００＃防水研磨紙で研磨し、ディスク表面上の酸化物を除去した。次いで、チタンディスクを、アセトン、エタノール、及びイオン交換水混合溶液中に入れて超音波洗浄した。
得られたチタンディスクを元チタンディスクと称する。【００９１】
〔元チタンディスクのＭＡＯ処理〕
元チタンディスクを陽極、ステンレス板金を陰極として、下記電解質水溶液に浸し、３５０Ｖの電圧を１５分間印加（ＭＡＯ処理）して、元チタンディスクの一方の面にのみ酸化チタン被膜が形成されたチタンディスク（「酸化チタン被膜ディスク」と称する）１を得た。なお、ＭＡＯ処理は、電解水溶液が室温〜４０℃となるように、電解液槽を冷却水で冷やしながら行った。
また、電圧３５０Ｖを、各々４００Ｖ、４５０Ｖに代えた他は同様にして酸化チタン被膜ディスク２及び酸化チタン被膜ディスク３を得た。【００９２】
−電解質水溶液−
・０．１５ｍｏｌ／ｍＬ  Ｃａ（ＣＨ３ＣＯＯ）２−Ｈ２Ｏ
・０．０２ｍｏｌ／ｍＬ  ＣａＣ３Ｈ７Ｏ６Ｐ
上記電解質を１：１（質量基準）に混合したものを電解質水溶液として用いた。【００９３】
〔分極処理〕
酸化チタン被膜ディスク１〜３を対向する２つの電極の間に配置して、５００℃で２時間、１ｋＶ／ｃｍの電圧を印加した。このとき、酸化チタン被膜ディスクの被膜が形成されている面を陽極に接触し、反対側の面（金属チタンが露出している面）を陰極に接触させずに電圧を印加して得た分極酸化チタン被膜ディスクＮ１〜３と、酸化チタン被膜ディスクの被膜が形成されている面を陰極に接触し、反対側の面（金属チタンが露出している面）を陽極に接触させずに電圧を印加して得た分極酸化チタン被膜ディスクＰ１〜３とを得た。
なお、酸化チタン被膜が形成されている面を陽極に接触させて分極して得られた酸化チタン被膜の表面を「Ｎ面（Ｎ−Ｓｕｒｆａｃｅ）」と称し、酸化チタン被膜が形成されている面を陰極に接触させて分極して得られた酸化チタン被膜の表面を「Ｐ面（Ｐ−Ｓｕｒｆａｃｅ）」と称する。また、分極処理されていない酸化チタン被膜ディスクの酸化チタン被膜表面を「Ｏ面（Ｏ−Ｓｕｒｆａｃｅ）」という。【００９４】
−実施例１−１、１−２、２−１、２−２、３−１、３−２、及び比較例１〜３−
上記のようにして得られた酸化チタン被膜ディスク１〜３、分極酸化チタン被膜ディスクＮ１〜３、及び、分極酸化チタン被膜ディスクＰ１〜３について、次のＡ−１〜Ａ−１４の各評価を行った。
分極酸化チタン被膜ディスクＮ１〜３に関する実施例を実施例１−１、２−１、３−１とし、分極酸化チタン被膜ディスクＰ１〜３に関する実施例を実施例１−２、２−２、３−２とした。また、未分極の金属酸化物被膜金属材料である酸化チタン被膜ディスク１〜３を比較例１〜３とした。
なお、酸化チタン被膜ディスク１を「ディスクＯ１」、分極酸化チタン被膜ディスクＮ１を単に「ディスクＮ１」、分極酸化チタン被膜ディスクＰ１を単に「ディスクＰ１」等と記載することがある。【００９５】
〔評価方法および評価結果〕
Ａ−１．酸化チタン被膜ディスク１〜３の被膜表面観察
酸化チタン被膜ディスク１〜３の金属酸化物被膜表面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）の写真観察により評価した。図３および図４に、酸化チタン被膜ディスク１〜３のＳＥＭ写真を示す。
図３（Ａ）は、電圧３５０ＶでＭＡＯ処理した酸化チタン被膜ディスク１の表面を表し、図３（Ｂ）は、電圧４００ＶでＭＡＯ処理した酸化チタン被膜ディスク２の表面を表し、図３（Ｃ）は、電圧４５０ＶでＭＡＯ処理した酸化チタン被膜ディスク３の表面を表す。図４は、酸化チタン被膜ディスク２の表面の斜視図である。【００９６】
図３（Ａ）〜（Ｃ）からわかるように、酸化チタン被膜ディスク１〜３は、元チタンディスクをＭＡＯ処理することで、均一の多孔質表面となった。【００９７】
Ａ−２．酸化チタン被膜ディスク１〜３のＥＤＸ測定
酸化チタン被膜ディスク１〜３の金属酸化物被膜表面について、ＥＤＸ（Eｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  Ｓｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ；エネルギー分散型Ｘ線分析）測定をし、酸化チタン被膜ディスク１〜３の構成元素を確認した。
ＥＤＸ装置は、日立製作所社製、Ｓ−３４００ＮＸを用いた。
図５に、酸化チタン被膜ディスク２（ディスクＯ２）のＥＤＸスペクトルを示し、表１に、同ディスクのＯ元素、Ｐ元素、Ｃａ元素、及びＴｉ元素の質量濃度〔％〕及び原子数濃度〔％〕を示した。また、表２に、酸化チタン被膜ディスク１〜３（ディスクＯ１〜ディスクＯ３）のＣａ元素及びＰ元素の原子数濃度〔％〕を示した。【００９８】
【表１】
2011093414.tif 000002
【００９９】
【表２】
2011093414.tif 000003
【０１００】
図５、表１、および表２からわかるように、元チタンディスクをカルシウムとリン酸塩含有の電解水溶液中でＭＡＯ処理したことで、酸化チタン被膜ディスク１〜３にＰ元素とＣａ元素が含まれていることがわかった。酸化チタン被膜が、骨や歯根にも含まれるＰ元素とＣａ元素を含むことで、このような金属材料を生体材料として用いたときに、骨の成長を助け、迅速な骨成長を促すことができると考えられる。【０１０１】
Ａ−３．酸化チタン被膜ディスク２のＸＲＤ測定
酸化チタン被膜ディスク２の金属酸化物被膜表面について、ＸＲＤ（Ｘ‐Ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ；Ｘ線回折分析）測定をし、酸化チタン被膜ディスク２中の酸化チタン（ＡｎａｔａｓｅおよびＲｕｔｉｌｅ）及び金属チタンの存在を確認した。ＸＲＤ装置は、Ｐｈｉｌｉｐｓ社製、ＰＷ−１７１０を用いた。
図６に、酸化チタン被膜ディスク２のＸＲＤスペクトルを示した。図６中、黒丸印で示されるピークはアナターゼ型構造の酸化チタンの存在を表し、黒三角印で示されるピークはルチル型構造の酸化チタンの存在を表す。黒菱形印で示されるピークは金属チタンの存在を表す。【０１０２】
Ａ−４．分極酸化チタン被膜ディスクＮ２とＮ３のＴＳＤＣ測定
分極酸化チタン被膜ディスクＮ２とＮ３について、ＴＳＤＣ（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ  Ｄｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｃｕｒｒｅｎｔ；熱刺激脱分極電流）測定を行なうことにより、分極状態の有無や程度について評価した。ＴＳＤＣ測定は分極状態の試料を等速昇温させ、凍結された準平衡状態にある電荷が熱平衡状態へ移行する際の緩和現象を、脱分極電流として測定する方法である。【０１０３】
ＴＳＤＣ測定は、分極酸化チタン被膜ディスクＮ２の両面に白金電極を密着させた状態で、分極酸化チタン被膜ディスクＮ２を５℃／分の昇温速度で最低５℃から７５０℃まで加熱処理した際に、分極酸化チタン被膜ディスクＮ２の分極状態が緩和される過程で生じる電流を測定することにより実施した。また、分極酸化チタン被膜ディスクをＮ３に代えた他は同様にして、分極酸化チタン被膜ディスクＮ３についてＴＳＤＣ測定を行なった。
分極酸化チタン被膜ディスクＮ２とＮ３のＴＳＤＣ測定の結果を、図７（分極酸化チタン被膜ディスクＮ２）及び図８（分極酸化チタン被膜ディスクＮ３）に示した。なお、図７及び図８中の横軸は温度（℃）、縦軸は、単位面積当たりの電流量（ｎＡ／ｃｍ２）を表す。【０１０４】
また、図７及び図８の縦軸に示す電流値（熱刺激緩和電流）を下記式１に従って時間積分することにより蓄積電荷量Ｑ（μＣ／ｃｍ２）を求めた【０１０５】
【数１】
2011093414.tif 000004
〔式１中、βは昇温速度であり、Ｉ（Ｔ）は脱分極電流密度である〕【０１０６】
算出された分極酸化チタン被膜ディスクＮ２とＮ３の蓄積電荷量Ｑ（μＣ／ｃｍ２）は、以下の通りである。
・分極酸化チタン被膜ディスクＮ２：Ｑ＝５５．４５
・分極酸化チタン被膜ディスクＮ３：Ｑ＝４３．１３【０１０７】
Ａ−５．ＳＢＦ浸漬試験
細胞やタンパクを含まずに、無機イオン濃度をヒトの細胞外液の無機イオン濃度にほぼ等しくした水溶液であるＳＢＦ（Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ  ｂｏｄｙ  ｆｌｕｉｄ；疑似体液）を用いて、ＳＢＦ中に浸漬したディスクから析出する骨類似のハイドロキシアパタイトの析出量を評価した。
なお、浸漬試験に用いたＳＢＦは、ヒトの細胞外液の無機イオン濃度の濃度がすべて１．５倍である１．５ＳＢＦを用いて試験した。【０１０８】
１．５ＳＢＦは、下記表３に示した成分を混合し、３６．５℃のトリス緩衝液（ＣＨ２ＯＨ）３ＣＮＨ２と塩酸を用いてｐＨ７．４に調整することにより調製した。【０１０９】
【表３】
2011093414.tif 000005
【０１１０】
ＳＢＦ浸漬試験の評価方法は次のとおりである。
５０ｍＬの１．５ＳＢＦを入れた試験管を用意した。酸化チタン被膜ディスク１〜３、分極酸化チタン被膜ディスクＮ１〜３、および分極酸化チタン被膜ディスクＰ１〜３を、それぞれ４つずつ各１．５ＳＢＦ中に浸漬し、３６．５℃で１４日間静置した。浸漬後１日目、３日目、７日目、および１４日目に、それぞれディスクを１つ取り出し、蒸留水で優しく洗浄し、室温で乾燥した。
乾燥後のディスクに析出したハイドロキシアパタイトを、ＳＥＭ写真により観察した。【０１１１】
図９（Ａ）〜（Ｃ）に酸化チタン被膜ディスク１〜３（Ｏ面）のＳＥＭ写真を示し、図１０（Ａ）〜（Ｃ）に分極酸化チタン被膜ディスクＮ１〜３（Ｎ面）のＳＥＭ写真を示し、図１２（Ａ）〜（Ｃ）に分極酸化チタン被膜ディスクＰ１〜３（Ｐ面）のＳＥＭ写真を示した。図１０（Ｂ）及び図１１を除き、いずれも、浸漬後１４日目のディスク表面を示した。図１０（Ｂ）及び図１１は、分極酸化チタン被膜ディスクＮ２（ＭＡＯ処理時に４００Ｖの電圧をかけたディスク）の１．５ＳＢＦ浸漬後７日目のディスク表面のＳＥＭ写真である。【０１１２】
図９に示される未分極ディスクである酸化チタン被膜ディスク１〜３は、いずれも、前記Ａ−１の酸化チタン被膜ディスク１〜３の被膜表面観察（図３）で観察された金属酸化物被膜表面の細孔が確認された。
図１０に示される分極酸化チタン被膜ディスクＮ１はディスク基板の細孔がほとんど確認されず、分極酸化チタン被膜ディスクＮ２及びＮ３は完全にハイドロキシアパタイトで被覆されていることがわかった。特に、図１０（Ｂ）からもわかるように、分極酸化チタン被膜ディスクＮ２は、１．５ＳＢＦ浸漬後７日目にしてディスク表面が骨類似ハイドロキシアパタイトで厚く被覆された。従って、分極酸化チタン被膜ディスクＮ２が生体親和材料として体内に埋入されたとき、生体親和性を十分に発揮し、迅速な骨成長が期待される。
図１２に示される分極酸化チタン被膜ディスクＰ１〜３は、ディスク基板の細孔が確認されるものの、酸化チタン被膜ディスク１〜３のディスク表面に比べ、ハイドロキシアパタイトの析出量が多く、生体親和性が高いことがわかった。【０１１３】
Ａ−６．分極酸化チタン被膜ディスクＮ２のＥＤＸ測定
前記Ａ−５のＳＢＦ浸漬試験により得られた１．５ＳＢＦ浸漬後７日目の分極酸化チタン被膜ディスクＮ２の金属酸化物被膜表面（図１３（Ａ）の四角枠部分）に対してＥＤＸ測定をした。用いたＥＤＸ装置は、前記Ａ−２で用いた装置と同じである。
図１３（Ｂ）に得られたＥＤＸスペクトルを示し、表４に検出された各元素の質量濃度〔％〕及び原子数濃度〔％〕を示した。なお、図１３（Ａ）は、前記図１０（Ｂ）と同じＳＥＭ写真であり、１．５ＳＢＦ浸漬後７日目の分極酸化チタン被膜ディスクＮ２表面のＳＥＭ写真である。【０１１４】
【表４】
2011093414.tif 000006
【０１１５】
図１３（Ｂ）と表４からわかるように、ＳＢＦ浸漬前（図５、表２）に比べ、Ｃａ元素とＰ元素の量が大きくなっている。【０１１６】
Ａ−７．分極酸化チタン被膜ディスク２のＸＰＳ測定
分極酸化チタン被膜ディスク２の金属酸化物被膜表面についてＸＰＳ（Ｘ−ｒａｙ  Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ；Ｘ線光電子分光法）測定を行った。ＸＰＳ装置は、日本電子社製、ＪＰＳ−９０１０ＭＣを用いた。
図１４〜１６に、ＸＰＳスペクトルを示す。【０１１７】
図１４は、分極酸化チタン被膜ディスク２金属酸化物被膜表面から検出された酸素元素（Ｏ）及びチタン元素（Ｔｉ）の結合エネルギーの大きさを表すスペクトルである。
図１５は、図１４のチタン元素のピーク（Ｔｉ  ２ｐ）を拡大したピーク（曲線Ｄ）と、曲線Ｄから、Ｔｉ２＋（曲線Ａ）、Ｔｉ３＋（曲線Ｂ）、およびＴｉ４＋（曲線Ｃ）についてピーク分けしたピークを示す。かかる曲線Ａ〜Ｃのピークの高さは、ディスク表面に存在するＴｉ２＋、Ｔｉ３＋、およびＴｉ４＋の各イオンの結合エネルギーの大きさと存在量を示す
図１６は、図１４に示すＸＰＳスペクトルの一部であり、図１４の酸素元素のピーク（Ｏ  １ｓ）を拡大したピーク（曲線Ｈ）と、曲線Ｄから、Ｏ２−（曲線Ｅ）、ＯＨ−（曲線Ｆ）、およびＨ２Ｏ（曲線Ｇ）についてピーク分けしたピークを示す。かかる曲線Ｅ〜Ｇのピークの高さは、ディスク表面に存在するＯ２−、ＯＨ−、およびＨ２Ｏの結合エネルギーの大きさと存在量を示す。Ｏ２−は、ディスク表面に存在する金属酸化物ＴｉＯ２由来の酸素元素の存在を表す。ＯＨ−は、ディスク表面に存在するＯＨ基由来の酸素元素の存在を表す。ＯＨ−のピークが大きく検出されていることから、ディスク表面が水分子と水素結合を結び易い状態、すなわち親水性となっていることがわかる。【０１１８】
表５に、酸化チタン被膜ディスク２（ディスクＯ２）、分極酸化チタン被膜ディスクＮ２、および分極酸化チタン被膜ディスクＰ２のＴｉ２＋、Ｔｉ３＋、およびＴｉ４＋に関するＸＰＳスペクトルから把握された各イオンの結合エネルギー、ＦＷＨＭ、及び存在割合を示す。また、
表６に、酸化チタン被膜ディスク２（ディスクＯ２）、分極酸化チタン被膜ディスクＮ２、および分極酸化チタン被膜ディスクＰ２のＯ２、ＯＨ、およびＨ２Ｏに関するＸＰＳスペクトルから把握された各化学状態の結合エネルギー、ＦＷＨＭ、及び存在割合を示す。
なお、ＦＷＨＭとは、半値幅を表す。【０１１９】
【表５】
2011093414.tif 000007
【０１２０】
【表６】
2011093414.tif 000008
【０１２１】
表６からも、各ディスク表面からＯＨ基の存在が確認された。
分極された金属酸化物被膜表面を有する分極酸化チタン被膜ディスクＮ２とＰ２は、未分極の酸化チタン被膜ディスク２よりもＯＨ基の存在割合が大きかった。特にディスク表面がＮ面である分極酸化チタン被膜ディスクＮ２は、ＯＨ基の存在割合が最も大きく、優れた親水性を発揮することがわかる。【０１２２】
Ａ−８．表面粗さ
酸化チタン被膜ディスク２（Ｏ面）、分極酸化チタン被膜ディスクＮ２（Ｎ面）、および分極酸化チタン被膜ディスクＰ２（Ｐ面）の金属酸化物被膜表面の表面粗さ〔μｍ〕を、Ｋｙｏｗａ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ社製ＤｒｏｐＭａｓｔｅｒＤＭ−５００により測定した。各ディスクにつき異なる３ヶ所を測定し、図１７に、平均値（幅広棒グラフ）とばらつき（Ｔ字）を示した。【０１２３】
また、元チタンディスク（ＭＡＯ処理をする前の金属酸化物被膜のないチタンディスク）の表面および、元チタンディスクの表面を紫外線処理した元チタンディスク表面についても、異なる３ヶ所の表面粗さを測定し、図１７に、平均値（幅広棒グラフ）とばらつき（Ｔ字）を示した。
なお、元チタンディスクの紫外線処理は、元チタンディスクに対し、波長３６０の紫外線を０．１ｍＷ／ｃｍ２で２４時間照射することにより行った。【０１２４】
図１７において、ｍａｃｈｉｎｅｄ  ｔｉｔａｎｉｕｍは元チタンディスク、Ｏ−ｓｕｒｆａｃｅは酸化チタン被膜ディスク２、ＵＶＡ−ｔｒｅａｔｅｄは紫外線処理した元チタンディスク、Ｐ−ｓｕｒｆａｃｅは分極酸化チタン被膜ディスクＰ２、Ｎ−ｓｕｒｆａｃｅは分極酸化チタン被膜ディスクＮ２の評価結果を表す。【０１２５】
Ａ−９．接触角
酸化チタン被膜ディスク２（Ｏ面）、分極酸化チタン被膜ディスクＮ２（Ｎ面）、および分極酸化チタン被膜ディスクＰ２（Ｐ面）の金属酸化物被膜表面の水に対する接触角〔度（°）〕を、マイクロスコープとカメラを搭載したＤａｔａｐｈｙしｃｓ  Ｃｏｎｔａｃｔ  Ａｎｇｌｅ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（Ｋｙｏｗａ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ社製、ＤｒｏｐＭａｓｔｅｒ  ＤＭ−５００）により測定した。
各ディスクにつき異なる３ヶ所を測定し、図１８に、平均値（幅広棒グラフ）とばらつき（Ｔ字）を示した。【０１２６】
また、元チタンディスク表面および、紫外線処理した元チタンディスクの表面についても、異なる３ヶ所の接触角〔度〕を測定し、図１８に、平均値（幅広棒グラフ）とばらつき（Ｔ字）を示した。
なお、紫外線処理した元チタンディスクは、前記Ａ−８の表面粗さの評価に用いたディスクと同じものを用いた。【０１２７】
図１８において、ｍａｃｈｉｎｅｄ  ｔｉｔａｎｉｕｍは元チタンディスク、Ｏ−ｓｕｒｆａｃｅは酸化チタン被膜ディスク２、ＵＶＡ−ｔｒｅａｔｅｄは紫外線処理した元チタンディスク、Ｐ−ｓｕｒｆａｃｅは分極酸化チタン被膜ディスクＰ２、Ｎ−ｓｕｒｆａｃｅは分極酸化チタン被膜ディスクＮ２の評価結果を表す。
水に対する接触角が、小さいほど親水性を表す。既述のように、ディスク表面が親水性であることで、生体親和性を発現し易い。親水性は、短期的には分極処理より紫外線照射処理の方が、効果があったが、分極処理は、生理的条件下では長期継続型であることが、Ａ−１０．細胞接着試験〜Ａ−１４．ＡＬＰ活性の各評価から確認された。【０１２８】
Ａ−１０．細胞接着試験
ＭＧ６３細胞を試料上に播種し、４％ホルマリンにて固定し、ＤＡＰＩ（４，６−Ｄｉａｍｉｄｉｎｏ−２−Ｐｈｅｎｙｌｉｎｄｏｌｅ  Ｄｉｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ）にて核染色を行い、蛍光顕微鏡（オリンパス社製、Ｏｌｙｍｐｕｓ  ＩＸ７０、Ｏｌｙｍｐｕｓ  ＤＰ７０）にて観察し、細胞の接着数を調べた。【０１２９】
図１９（Ａ）、（Ｂ）、図２０（Ａ）〜（Ｃ）、図２１（Ａ）、（Ｂ）、および図２２（Ａ）〜（Ｃ）に、ＭＧ６３細胞接着後の、元チタンディスク、酸化チタン被膜ディスク２（Ｏ面）、紫外線処理チタンディスク、分極酸化チタン被膜ディスクＮ２（Ｎ面）、および分極酸化チタン被膜ディスクＰ２（Ｐ面）、の各ディスク表面の蛍光顕微鏡写真を示す。図１９および図２０は、ＭＧ６３細胞接着２時間後の写真であり、図２１および図２２は、ＭＧ６３細胞接着４時間後の写真である。
図中の小さな点は、各ディスク表面に接着した細胞である。図２０（Ｃ）および図２２（Ｃ）からわかるように、分極酸化チタン被膜ディスクＮ２（Ｎ面）には、元チタンディスク表面や酸化チタン被膜ディスク２（Ｏ面）に比べ、非常に多くの細胞がディスク表面に接着している。【０１３０】
Ａ−１１．ＭＴＴ（ｍｅｔｈｙｌｔｈｉａｚｏｌ  ｔｅｔｒａｚｏｌｉｕｍ）分析
ＭＧ６３細胞を試料上に播種し、ＭＴＴ（３−［４，５ｄｉｍｅｔｈｙｌｔｈｉａｚｏｌ−２−ｙｌ］−２，５−ｄｉｐｈｅｎｙｌｔｅｔｒａｚｏｌｉｕｍ  ｂｒｏｍｉｄｅ）溶液を加え（最終濃度０．０５％）、２時間後に培地を除き、ＤＭＳＯ（ｄｉｍｅｔｈｙｌ  ｓｕｌｐｈｏｘｉｄｅ）にて、沈殿したホルマザンを溶解した。得られた溶解液について５７０ｎｍの吸光度を測定した（Ｂｉｏ−ｒａｄ、Ｍｉｃｒｏｐｌａｔｅ  Ｒｅａｄｅｒ  Ｍｏｄｅｌ  ６８０）。測定される吸光度から生細胞数を予測することができる。【０１３１】
図２３および図２４に、元チタンディスク、酸化チタン被膜ディスク２（Ｏ面）、紫外線処理チタンディスク、分極酸化チタン被膜ディスクＮ２（Ｎ面）、および分極酸化チタン被膜ディスクＰ２（Ｐ面）、の各ディスク表面に接着したＭＧ６３細胞のＭＴＴアッセイについて測定された吸光度の平均値（５回平均、幅広棒グラフ）とばらつき（Ｔ字）を表す棒グラフを示す。図２３は、ＭＧ６３細胞接着４時間後のグラフであり、図２４は、ＭＧ６３細胞接着２４時間後のグラフである。【０１３２】
図２３から、ＭＧ６３細胞接着４時間後の接着量が確認され、図２１（Ａ）、（Ｂ）、および図２２（Ａ）〜（Ｃ）に示される前記Ａ−１０の細胞接着評価で得られた評価結果が裏付けられる。
図２３および図２４の比較からわかるように、接着から２４時間後には接着量に差がないものの、ＭＧ６３細胞付着４時間までは、ディスクにより細胞の接着量に差があることがわかった。しかし、Ｎ面を有する分極酸化チタン被膜ディスクＮ２を生体材料として用いると、短時間（４時間、図２３）でも細胞接着量が多く、金属材料表面に、迅速に細胞が固定し、骨成長を迅速に進めることができると考えられる。【０１３３】
Ａ−１２．アクチン染色
ＭＧ６３細胞を試料上に播種し、４%ホルマリンにて固定し、蛍光ファロイジンで染色し、細胞骨格を担うアクチンの細胞内の局在を調べた。細胞接着時の詳細な形態を、蛍光顕微鏡（オリンパス社製、Ｏｌｙｍｐｕｓ  ＩＸ７０、Ｏｌｙｍｐｕｓ  ＤＰ７０）を用いて観察した。細胞は、播種直後は円形であるが、接着が進むと、仮足を伸ばして足場を確保する。【０１３４】
図２５（Ａ）〜（Ｃ）及び図２６（Ａ）〜（Ｃ）に、酸化チタン被膜ディスクＯ２、分極酸化チタン被膜ディスクＮ２及び分極酸化チタン被膜ディスクＰ２、の各ディスク表面に接着した細胞内のアクチンの免疫蛍光顕微鏡写真を示す。図２５は接着から１時間後、図２６は接着から３時間後の写真である。【０１３５】
図２５と図２６との比較から、酸化チタン被膜ディスクＯ２の表面では、細胞は円形のままのものが多く、１時間後も３時間後も変化が少なかったが、分極酸化チタン被膜ディスクＮ２及び分極酸化チタン被膜ディスクＰ２の各表面上では、細胞が仮足を伸ばして足場を確保し良好に接着している様子が観察された。分極ディスク表面への細胞接着が進んでいることがわかる。
特に、分極酸化チタン被膜ディスクＮ２表面上では、多くの細胞の接着が促進されていることがわかる。【０１３６】
Ａ−１３．細胞増殖
ＭＴＴアッセイを用いて、細胞数を算定し、増殖率を定量した。【０１３７】
図２７に、分極酸化チタン被膜ディスクＮ２、分極酸化チタン被膜ディスクＰ２、及び、酸化チタン被膜ディスクＯ２、の各ディスク表面上で増殖した細胞量の経時変化（３日、７日、及び１４日）を表す棒グラフを示す。図２７中、幅広の棒グラフは細胞増殖量の平均値を表し、Ｔ字棒グラフは測定値のばらつきを表す。
図２７から、分極酸化チタン被膜ディスクＮ２と分極酸化チタン被膜ディスクＰ２は、酸化チタン被膜ディスクＯ２に比べ、細胞増殖が活発であることがわかる。【０１３８】
Ａ−１４．ＡＬＰ活性
ＭＧ６３細胞のＡＬＰ活性を、ラボアッセイＡＬＰキット（和光純薬工業（株）製）を用いて測定し、ｐ−ニトロフェノール換算量（ｎｍｏｌ／Ｌ）として求めた。吸光度（４０５ｎｍ）測定は、Ｂｉｏ−ｒａｄ，  Ｍｉｃｒｏｐｌａｔｅ  Ｒｅａｄｅｒ  Ｍｏｄｅｌ  ６８０を用いて測定した。【０１３９】
図２８に、元チタンディスク、酸化チタン被膜ディスクＯ２、紫外線処理チタンディスク、分極酸化チタン被膜ディスクＰ２、および分極酸化チタン被膜ディスクＮ２、の各ディスク表面におけるＡＬＰ活性を表す棒グラフを示す。
図２８から、分極ディスク上でＡＬＰ活性の上昇がみられ、ＭＧ６３骨肉腫細胞の骨芽細胞への分化が促進されていることがわかる。【０１４０】
＜Ｂ．生体親和材料の評価＞
〔サンプルの作製〕
純粋なチタン（グレード２）で作られたチタン材料Ｔ（図２９に示す写真左側の部材）を用意した。チタン材料Ｔは、円筒部底面と円板部表面とが融着している形状であり、具体的には、円筒部直径３ｍｍ、円板部直径６ｍｍ、円筒部長さ５ｍｍ、円板部厚さ２ｍｍである。チタン材料Ｔを、３２０＃防水研磨紙で研磨した後、連続して６００＃防水研磨紙で研磨し、チタン材料Ｔ表面上の酸化物を除去した。次いで、チタン材料Ｔを、アセトン、エタノール、及びイオン交換水混合溶液中に入れて超音波洗浄した。
得られたチタン材料を元チタン材料と称する。【０１４１】
〔元チタン材料のＭＡＯ処理〕
元チタン材料を陽極、ステンレス板金を陰極として、下記電解質水溶液に浸し、４００Ｖの電圧を１５分間印加（ＭＡＯ処理）して、元チタン材料の円筒部及び円板部の前記円筒部側の面のみ酸化チタン被膜が形成されたチタン材料（「酸化チタン被膜材料」と称する）４を得た。なお、ＭＡＯ処理は、電解水溶液が室温〜４０℃となるように、電解液槽を冷却水で冷やしながら行った。【０１４２】
−電解質水溶液−
・０．１５ｍｏｌ／ｍＬ  Ｃａ（ＣＨ３ＣＯＯ）２−Ｈ２Ｏ
・０．０２ｍｏｌ／ｍＬ  ＣａＣ３Ｈ７Ｏ６Ｐ
上記電解質を１：１（質量基準）に混合したものを電解質水溶液として用いた。【０１４３】
〔分極処理〕
酸化チタン被膜材料４を対向する２つの電極の間に配置して、５００℃で２時間、１ｋＶ／ｃｍの電圧を印加した。このとき、酸化チタン被膜材料４の被膜が形成されている面を陽極に接触し、反対側の面（金属チタンが露出している面）を陰極に接触させずに電圧を印加して得た分極酸化チタン被膜材料Ｎ４と、酸化チタン被膜材料４の被膜が形成されている面を陰極に接触し、反対側の面（金属チタンが露出している面）を陽極に接触させずに電圧を印加して得た分極酸化チタン被膜材料Ｐ４とを得た。図２９に分極酸化チタン被膜材料４の写真（右）を示す。
なお、既述の分極酸化チタン被膜ディスクＮ、Ｐ等と同様に、酸化チタン被膜が形成されている面を陽極に接触させて分極して得られた酸化チタン被膜の表面を「Ｎ面（Ｎ−Ｓｕｒｆａｃｅ）」と称し、酸化チタン被膜が形成されている面を陰極に接触させて分極して得られた酸化チタン被膜の表面を「Ｐ面（Ｐ−Ｓｕｒｆａｃｅ）」と称する。また、分極処理されていない酸化チタン被膜材料の酸化チタン被膜表面を「Ｏ面（Ｏ−Ｓｕｒｆａｃｅ）」という。【０１４４】
−実施例４−１、４−２、及び比較例４−１、４−２−
上記のようにして得られた酸化チタン被膜材料４、分極酸化チタン被膜材料Ｎ４、及び、分極酸化チタン被膜材料Ｐ４について、次のＢ−１〜Ｂ−３の各評価を行った。
分極酸化チタン被膜材料Ｎ４を実施例４−１、分極酸化チタン被膜材料Ｐ４を実施例４−２とした。また、未分極の酸化チタン被膜材料４を比較例４とした。【０１４５】
〔評価方法および評価結果〕
Ｂ−１．分極酸化チタン被膜材料Ｎ４のＴＳＤＣ測定
分極酸化チタン被膜材料Ｎ４について、ＴＳＤＣ測定を行なった。ＴＳＤＣ測定は、前記Ａ−４の分極酸化チタン被膜Ｎ２、Ｎ３のＴＳＤＣ測定と同じ条件、装置により行なった。一側の白金電極は、円筒部の形状に合わせて円筒のものを用い、対側は円板部の底面に合わせて円板状のものを用いた。得られたＴＳＤＣスペクトルを図３０に示した。【０１４６】
Ｂ−２．引抜試験
酸化チタン被膜材料Ｏ４、分極酸化チタン被膜材料Ｎ４、分極酸化チタン被膜材料Ｐ４、および元チタン材料を紫外線処理した紫外線処理チタン材料を、ウサギの大腿骨に埋植した。なお、紫外線処理チタン材料の紫外線処理は、前記Ａ−８の表面粗さの評価に用いた紫外線処理した元チタンディスクと同じ条件で行なった。
各チタン材料の埋植から６週間後に、大腿骨から各チタン材料を引抜、引抜が完了するのに要した力（引抜強度）を、島津製作所社製ＥＺＧｒａｐｈ−５００Ｎにより測定した。
図３１に、強度の平均値（幅広棒グラフ）とばらつき（Ｔ字）を示した。【０１４７】
図３１に示される「Ｏ−ｓｕｒｆａｃｅ」は、Ｏ面を有する酸化チタン被膜材料Ｏ４、「ＵＶＡ−ｔｒｅａｔｅｄ」は、紫外線処理チタン材料、「Ｐ−ｓｕｒｆａｃｅ」は、Ｐ面を有する分極酸化チタン被膜材料Ｐ４、「Ｎ−ｓｕｒｆａｃｅ」は、Ｎ面を有する分極酸化チタン被膜材料Ｎ４の評価結果である。
図３１からわかるように、未分極の酸化チタン被膜材料Ｏ４と、未分極の紫外線処理チタン材料に比べ、分極酸化チタン被膜材料Ｐ４、Ｎ４の方が、引抜に要する力が大きく、分極酸化チタン被膜材料が大腿骨に強く固定されていることがわかった。【０１４８】
Ｂ−３．マイクロＣＴ分析
摘出した骨より軟組織をできるだけきれいに除去後、エタノールで固定した。ＴＯＳＨＩＢＡ社製μＣＴ（ＴＯＳＣＡＮＥＲ−３００００−μＣ３）にてスキャンした画像を用いてサンプル内部を三次元表示し、解析ソフトＴＲＩ／３Ｄ−ＢＯＮを用いて、寸法、密度、空隙率計測し骨量算出を行った。得られた計測値より骨量を算出した。【０１４９】
図３２は、（Ａ）、（Ｂ）共に、ウサギの大腿骨に埋植された分極酸化チタン被膜材料Ｎ４と該大腿骨のマイクロＣＴ分析写真である。
図３３は、酸化チタン被膜材料Ｏ４、紫外線処理チタン材料、分極酸化チタン被膜材料Ｐ４、及び分極酸化チタン被膜材料Ｎ４、の各材料表面〜各材料表面から５００μｍの間に存在する骨体積〔ｍｍ３〕を表す棒グラフである。
図３４は、酸化チタン被膜材料Ｏ４、紫外線処理チタン材料、分極酸化チタン被膜材料Ｐ４、及び分極酸化チタン被膜材料Ｎ４、の各材料表面から５００μｍ〜各材料表面から１５００μｍの間の骨体積〔ｍｍ３〕を表す棒グラフである。【０１５０】
図３２から、分極酸化チタン被膜材料Ｎ４の周囲は新生骨で覆われていることがわかる。また、図３３及び図３４から、分極酸化チタン被膜材料（Ｐ４、Ｎ４）表面〜表面から５００μｍの間の骨体積は、未分極の酸化チタン被膜材料Ｏ４および紫外線処理チタン材料の表面〜表面から５００μｍの間の骨体積と大差ないが、材料表面から５００μｍ〜各材料表面から１５００μｍの間の骨体積は、分極酸化チタン被膜材料（Ｐ４、Ｎ４）の方が大きく、前記Ｂ−２の引抜試験の分極酸化チタン被膜材料が大腿骨に強く固定されていることを裏付けているといえる。【０１５１】
上記のＡ．金属材料の各評価、および、Ｂ．生体親和材料の各評価から、分極処理された酸化チタン被膜材料は、親水性に優れ、その結果、骨芽細胞様細胞の増殖分化が向上し、骨形成が向上するため、骨結合（骨と酸化チタン被膜材料との直接の接合）にも優れていることがわかった。【０１５２】
＜Ａ２．金属材料の評価２＞
〔サンプルの作製〕
コバルトクロム合金ディスク（直径１０ｍｍ、厚さ２ｍｍ）の表面を、３２０＃防水研磨紙で研磨した後、連続して６００＃防水研磨紙で研磨し、ディスク表面上の酸化物を除去した。次いで、コバルトクロム合金ディスクを、アセトン、エタノール、及びイオン交換水混合溶液中に入れて超音波洗浄した。
得られたコバルトクロム合金ディスクを元コバルトクロム合金ディスクと称する。【０１５３】
〔元コバルトクロム合金ディスクのＭＡＯ処理〕
元コバルトクロム合金ディスクを陽極、ステンレス板金を陰極として、下記電解質水溶液に浸し、３５０Ｖの電圧を１５分間印加（ＭＡＯ処理）して、元コバルトクロム合金ディスクの一方の面にのみコバルトクロム合金酸化物被膜が形成されたコバルトクロム合金ディスク（「コバルトクロム合金酸化物被膜ディスク」と称する）を得た。なお、ＭＡＯ処理は、電解水溶液が室温〜４０℃となるように、電解液槽を冷却水で冷やしながら行った。コバルトクロム合金酸化物被膜の厚みは、約１μｍであった。【０１５４】
−電解質水溶液−
・０．１５ｍｏｌ／ｍＬ  Ｃａ（ＣＨ３ＣＯＯ）２−Ｈ２Ｏ
・０．０２ｍｏｌ／ｍＬ  ＣａＣ３Ｈ７Ｏ６Ｐ
上記電解質を１：１（質量基準）に混合したものを電解質水溶液として用いた。【０１５５】
〔分極処理〕
コバルトクロム合金酸化物被膜ディスクを対向する２つの電極の間に配置して、４００℃で１時間、０．６ｋＶ／ｃｍ（６００Ｖ／ｃｍ）の電圧を印加した。
このとき、コバルトクロム合金酸化物被膜ディスクの被膜が形成されている面を陽極に接触し、反対側の面（コバルトクロム合金が露出している面）を陰極に接触させずに電圧を印加して分極コバルトクロム合金酸化物被膜ディスクＮを得た。また、コバルトクロム合金酸化物被膜ディスクの被膜が形成されている面を陰極に接触し、反対側の面（コバルトクロム合金が露出している面）を陽極に接触させずに電圧を印加して、分極コバルトクロム合金酸化物被膜ディスクＰを得た。
なお、分極コバルトクロム合金酸化物被膜ディスクにおいて、コバルトクロム合金酸化物被膜が形成されている面を陽極に接触させて分極して得られたコバルトクロム合金酸化物被膜の表面を「Ｎ面（Ｎ−Ｓｕｒｆａｃｅ）」と称する。コバルトクロム合金酸化物被膜が形成されている面を陰極に接触させて分極して得られたコバルトクロム合金酸化物被膜の表面を「Ｐ面（Ｐ−Ｓｕｒｆａｃｅ）」と称する。また、分極処理されていないコバルトクロム合金酸化物被膜ディスクのコバルトクロム合金酸化物被膜表面を「Ｏ面（Ｏ−Ｓｕｒｆａｃｅ）」という。【０１５６】
なお、未分極のコバルトクロム合金酸化物被膜ディスクを「ディスクＯ５」、分極コバルトクロム合金酸化物被膜ディスクＮを単に「ディスクＮ５」、分極コバルトクロム合金酸化物被膜ディスクＰを単に「ディスクＰ５」と記載することがある。【０１５７】
−実施例５−１、５−２及び比較例５−
上記のようにして得られた未分極のコバルトクロム合金酸化物被膜ディスク、分極コバルトクロム合金酸化物被膜ディスクＮ、及び、分極コバルトクロム合金酸化物被膜ディスクＰについて、次のＡ２−１及びＡ２−２の各評価を行った。
分極コバルトクロム合金酸化物被膜ディスクＮに関する実施例を実施例５−１とし、分極コバルトクロム合金酸化物被膜ディスクＰに関する実施例を実施例５−２とした。また、未分極の金属酸化物被膜金属材料であるコバルトクロム合金酸化物被膜ディスクに関する比較例を比較例５とした。【０１５８】
〔評価方法および評価結果〕
Ａ２−１．ＳＢＦ浸漬試験
酸化チタンディスク１、分極酸化チタンディスクＮ１、及び分極酸化チタンディスクＰ１についての前記ＳＢＦ浸漬試験（Ａ−５．ＳＢＦ浸漬試験）において、未分極の酸化チタンディスク１を未分極のコバルトクロム合金酸化物被膜ディスク、分極酸化チタンディスクＮ１を分極コバルトクロム合金酸化物被膜ディスクＮ、分極酸化チタンディスクＰ１を分極コバルトクロム合金酸化物被膜ディスクＰに変更した他は、同様にして、ＳＢＦ浸漬試験を行なった。
乾燥後のディスクに析出したハイドロキシアパタイトを、ＳＥＭ写真により観察した。【０１５９】
図３５にコバルトクロム合金酸化物被膜ディスク（Ｏ面；ディスクＯ５）のＳＥＭ写真を示した。
図３６に分極コバルトクロム合金酸化物被膜ディスクＮ（Ｎ面；ディスクＮ５）のＳＥＭ写真を示した。
図３７に分極コバルトクロム合金酸化物被膜ディスクＰ（Ｐ面；ディスクＰ５）のＳＥＭ写真を示した。
図３５〜図３７は、いずれも、浸漬後１週間後のディスク表面を示す。【０１６０】
１週間の１．５ＳＢＦ浸漬試験により、ディスクＮ５の分極表面＞ディスクＰ５の分極表面の順にアパタイト形成能を有し、この結果は、分極アパタイトの結果と類似していることがわかった。【０１６１】
Ａ２−２．未分極ないし分極のコバルトクロム合金酸化物被膜ディスクのＸＰＳ測定
分極酸化チタン被膜ディスク２に関するＸＰＳ測定（Ａ−７．分極酸化チタン被膜ディスク２のＸＰＳ測定）において、分極酸化チタン被膜ディスク２に代えて、コバルトクロム合金酸化物被膜ディスク、分極コバルトクロム合金酸化物被膜ディスクＮ、または分極コバルトクロム合金酸化物被膜ディスクＰを用いた他は、同様にして、コバルトクロム合金酸化物被膜ディスク、分極コバルトクロム合金酸化物被膜ディスクＮ、及び分極コバルトクロム合金酸化物被膜ディスクＰについてＸＰＳ測定を行なった。【０１６２】
図３８に、ＸＰＳスペクトルを示す。
図３８には、左から、Ｏ面（ディスクＯ５）、Ｎ面（ディスクＮ５）、及びＰ面（ディスクＰ５）の各面のＸＰＳ測定結果が示されている。各ＸＰＳスペクトルを示すグラフの横軸および縦軸は、図１６と同様である。すなわち、横軸が各イオンの結合エネルギーの大きさ（Ｂｏｎｄｉｎｇ  ｅｎｅｒｇｙ〔ｅｖ〕）を示し、縦軸が強度（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ〔ａ．ｕ．〕）を示す。
いずれも、Ｏ２−を〔破線（−−−−）〕、ＯＨ−を〔一点鎖線（−・−・−・−）〕としてピーク分けしたピークを示す。かかるピークの高さは、各ディスク表面に存在するＯ２−、およびＯＨ−の結合エネルギーの大きさと存在量を示す。Ｏ２−は、ディスク表面に存在する金属酸化物であるコバルトクロム合金酸化物由来の酸素元素の存在を表す。ＯＨ−は、ディスク表面に存在するＯＨ基由来の酸素元素の存在を表す。ＯＨ−のピークが大きく検出されていることから、ディスク表面が水分子と水素結合を結び易い状態、すなわち親水性となっていることがわかる。
なお、ＸＰＳ曲線の下に示した「ＯＨ−／Ｏ２−」は、ＯＨ−ピークとＯ２−ピークとの強度比を示す。
図３８に示すＸＰＳ曲線から、コバルトクロム合金酸化物の分極により、Ｐ面＜Ｎ面の順に酸化が進んでいることがわかった。【０１６３】
上記Ａ２−１およびＡ２−２評価より、コバルトクロム合金もチタンと同様に分極することができ、生体親和材料として有用であることが分かった。
【符号の説明】
【０１６４】
１０  ：平板状電極
２０  ：平板状電極
３０  ：ディスク状サンプル
４０  ：直流電源
５０  ：非導電性部材
１００  ：電極
１１０  ：電極
１２０  ：サンプル
１２０Ａ：ネジ部
１２０Ｂ：基部
４００  ：直流電源【０１６５】
日本出願２０１０−０１５９６３の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
【図１】
2011093414.tif 000009
【図２】
2011093414.tif 000010
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年11月14日(2011.11.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン、チタン合金、およびコバルトクロム合金から選択されるいずれか１つの金属の酸化処理により得られ、表面が凹凸状または多孔質状である結晶性の金属酸化物の被膜を、正極として作用する第１の電極と負極として作用する第２の電極との間に、前記第１の電極と前記第２の電極との少なくとも一方には非接触な状態で配置し、電圧を印加したときに、正電荷誘起領域と負電荷誘起領域に分極化されて、表面に分極化される前よりも多くのＯＨ基が存在する分極化された金属酸化物の被膜を、表面の少なくとも一部に有する生体親和材料。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記酸化処理は、マイクロアーク陽極酸化処理である請求項１に記載の生体親和材料。
【請求項５】
前記分極化は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、０．５ｋＶ／ｃｍ以上の電場勾配が形成されるように電圧を印加して行なう請求項１に記載の生体親和材料。
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
（削除）
【請求項９】
チタン、チタン合金、およびコバルトクロム合金から選択されるいずれか１つの金属を酸化処理して、該金属の表面の少なくとも一部に、結晶性の金属酸化物の被膜を形成する金属酸化物形成工程と、
前記金属酸化物の被膜を、正極として作用する第１の電極と負極として作用する第２の電極との間に、前記第１の電極と前記第２の電極の少なくとも一方には非接触な状態で配置して電圧を印加し、金属酸化物の被膜に正電荷誘起領域と負電荷誘起領域を形成して分極化するとともに、分極化された金属酸化物の被膜の表面に分極化される前よりも多くのＯＨ基を存在させる分極化工程と、
を含む生体親和材料の製造方法。
【請求項１０】
前記金属酸化物形成工程は、マイクロアーク陽極酸化処理により前記金属を酸化する請求項９に記載の生体親和材料の製造方法。
【請求項１１】
（削除）
【請求項１２】
前記分極化工程は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、０．５ｋＶ／ｃｍ以上の電場勾配が形成されるように前記第１の電極と前記第２の電極とに電圧を印加する請求項９に記載の生体親和材料の製造方法。
【請求項１３】
前記分極化工程は、前記金属酸化物の被膜が、前記第１の電極と前記第２の電極とのいずれか一方の電極に非接触状態であり、前記金属が、他方の電極に接触状態である請求項９に記載の生体親和材料の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
技術分野
［０００１］
本発明は、生体親和材料、および生体親和材料の製造方法に関する。
背景技術
［０００２］
表面が親水処理された無機材料は、該無機材料と接触する種々の部材との密着性や接着性が高まることから、表面が親水処理された無機材料を基板または支柱として、柔らかい部材や脆い部材を無機材料表面に接着することで、部材に剛性や耐久性をもたせることが知られている。
例えば、人工骨や歯科用インプラントでは、前記無機材料として、ヒドロキシアパタイト等のセラミックス被膜が積層された金属基材が用いられている（例えば、特許文献１〜３参照）。前記セラミックス被膜を親水処理することで、セラミックス被膜被覆金属基材の人工骨や歯科用インプラントを生体内に埋植したときに、セラミックス被膜表面で生体細胞が増殖し易くなり、種々の組織や細胞を再生することができる。
［０００３］
セラミックス被膜の親水処理としては、セラミックスを分極処理することが開示されている（例えば、特許文献１〜４参照）。また、金属基材それ自体の表面を陽極酸化することにより、金属表面を親水化することが知られている。例えば、特許文献５においては、金属基材として金属基板を用い、該基板の表面に酸化チタンを形成した上、酸化チタン被膜に無数の微小な細孔を形成させて多孔質化することで、水に対する接触角を２０°以下とすることが開示されている。
先行技術文献
特許文献
［０００４］
特許文献１：特開２００１−１８７１３３号公報
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
特許文献２：特開２００２−３３５９４７号公報
特許文献３：特開２００３−３００７１２号公報
特許文献４：特開平１０−３２４５８４号公報
特許文献５：特開平１１−４３７９９号公報
［発明の概要］
発明が解決しようとする課題
［０００５］
しかしながら、金属基材にセラミックス被膜を積層した積層構造では、金属基材とセラミックス被膜との熱膨張率の相違や結晶構造の相違のために、セラミックス被膜が剥離し易く被膜強度が小さかった。また、特許文献５に示される方法では、金属表面の表面活性化が不十分であった。特に、人工骨や歯科用インプラント等の生体親和材料用途においては、骨芽細胞等の生体細胞の再生、増殖等がより短期間で迅速に行なわれることが望まれているため、生体細胞の再生、増殖が促進される、より優れた親水性能が期待されている。
［０００６］
本発明は、上記事情に鑑み、被膜強度が大きく親水性に優れており、生体細胞の付着性、増殖性が良好な生体親和材料、および、該生体親和材料が得られる生体親和材料の製造方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
［０００７］
前記課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
＜１＞  チタン、チタン合金、およびコバルトクロム合金から選択されるいずれか１つの金属の酸化処理により得られ、表面が凹凸状または多孔質状である結晶性の金属酸化物の被膜を、正極として作用する第１の電極と負極として作用する第２の電極との間に、前記第１の電極と前記第２の電極との少なくとも一方には非接触な状態で配置し、電圧を印加したときに、正電荷誘起領域と負電荷誘起領域に分極化されて、表面に分極化される前よりも多くのＯＨ基が存在する分極化された金属酸化物の被膜を、表面の少なくとも一部に有する生体親和材料である。
［０００８］
＜２＞  前記酸化処理は、マイクロアーク陽極酸化処理である前記＜１＞に記載の生体親和材料である。
［０００９］
＜３＞  前記分極化は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、０．５ｋＶ／ｃｍ以上の電場勾配が形成されるように電圧を印加して行なう前記＜１＞または前記＜２＞に記載の生体親和材料である。
［００１０］
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
［００１１］
［００１２］
［００１３］
［００１４］
［００１５］
＜４＞  チタン、チタン合金、およびコバルトクロム合金から選択されるいずれか１つの金属を酸化処理して、該金属の表面の少なくとも一部に、結晶性の金属酸化物の被膜を形成する金属酸化物形成工程と、前記金属酸化物の被膜を、正極として作用する第１の電極と負極として作用する第２の電極との間に、前記第１の電極と前記第２の電極の少なくとも一方には非接触な状態で配置して電圧を印加し、金属酸化物の被膜に正電荷誘起領域と負電荷誘起領域を形成して分極化するとともに、分極化された金属酸化物の被膜の表面に分極化される前よりも多くのＯＨ基を存在させる分極化工程と、を含む生体親和材料の製造方法である。
［００１６］
＜５＞  前記金属酸化物形成工程は、マイクロアーク陽極酸化処理により前記金属を酸化する前記＜４＞に記載の生体親和材料の製造方法である。
［００１７］
［００１８］
＜６＞  前記分極化工程は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、０．５ｋＶ／ｃｍ以上の電場勾配が形成されるように前記第１の電極と前記第２の電極とに電圧を印加する前記＜４＞または前記＜５＞に記載の生体親和材料の製造方法である。
［００１９］
＜７＞  前記分極化工程は、前記金属酸化物の被膜が、前記第１の電極と前記第２の電極とのいずれか一方の電極に非接触状態であり、前記金属が、他方の電極に接触状態である前記＜４＞〜前記＜６＞のいずれか１つに記載の生体親和材料の製造方法である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
［００２０］
［００２１］
発明の効果
［００２２］
本発明によれば、被膜強度が大きく親水性に優れており、生体細胞の付着性、増殖性が良好な生体親和材料、および、該生体親和材料が得られる生体親和材料の製造方法を提供することができる。
図面の簡単な説明
［００２３］
［図１］本発明の金属酸化物の製造方法の一例を示す概略模式図である。
［図２］本発明の金属酸化物の製造方法の他の例を示す概略模式図である。
［図３］（Ａ）は、３５０Ｖの電圧でＭＡＯ処理した酸化チタン被膜ディスクのＳＥＭ写真であり、（Ｂ）は、４００Ｖの電圧でＭＡＯ処理した酸化チタン被膜ディスクのＳＥＭ写真であり、（Ｃ）は、４５０Ｖの電圧でＭＡＯ処理した酸化チタン被膜ディスクのＳＥＭ写真である。
［図４］４００Ｖの電圧でＭＡＯ処理した酸化チタン被膜ディスクのＳＥＭ写真である。
［図５］酸化チタン被膜ディスクのＥＤＸスペクトルである。
［図６］酸化チタン被膜ディスクのＸＲＤスペクトルである。
［図７］４００Ｖの電圧でＭＡＯ処理し、Ｎ面を有する分極酸化チタン被膜ディスクのＴＳＤＣスペクトルである。
［図８］４５０Ｖの電圧でＭＡＯ処理し、Ｎ面を有する分極酸化チタン被膜ディスクのＴＳＤＣスペクトルである。
［図９］３５０Ｖの電圧でＭＡＯ処理し、Ｏ面を有するＳＢＦ浸漬後の酸化チタン被膜ディスクのＳＥＭ写真であり、（Ｂ）は、４００Ｖの電圧でＭＡＯ処理し、Ｏ面を有するＳＢＦ浸漬後の酸化チタン被膜ディスクのＳＥＭ写真で
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
［図３４］Ｏ面を有する未分極酸化チタン被膜材料、紫外線処理したチタン材料、Ｐ面を有する分極酸化チタン被膜材料、及びＮ面を有する分極酸化チタン被膜材料、の各周囲（材料表面から５００μｍ〜材料表面から１５００μｍの間）の骨体積〔ｍｍ３〕を表す棒グラフである。
［図３５］Ｏ面を有する未分極のコバルトクロム合金酸化物被膜ディスクのＳＥＭ写真である。
［図３６］Ｎ面を有する分極コバルトクロム合金酸化物被膜ディスクのＳＥＭ写真である。
［図３７］Ｐ面を有する分極コバルトクロム合金酸化物被膜ディスクのＳＥＭ写真である。
［図３８］未分極ないし分極のコバルトクロム合金酸化物被膜ディスクのＸＰＳスペクトルである。
発明を実施するための形態
［００２４］
本発明の金属酸化物は、正電荷誘起領域と負電荷誘起領域とを有する金属酸化物である。
正極として作用する第１の電極と、負極として作用する第２の電極との間に、金属酸化物を配置して電圧を印加することで、正電荷と負電荷とは、それぞれ正電荷誘起領域と負電荷誘起領域とに分かれる（分極する）。このように、金属酸化物を分極化することで、水に対する親和性、即ち、親水性を発現することができる。これは、金属酸化物を分極することで、金属酸化物表面に多くの「金属−ＯＨ基」が形成され、水分子と水素結合を結び易い環境を形成するためと考えられる。
金属酸化物を構成する金属としては、チタン等のバルブ金属が好適である。
［００２５］
従来の、表面が親水性の金属材料としては、金属表面に分極されたセラミック膜をコーティングしたセラミックス膜コーティング材料が知られているが、既述のように、セラミックス被膜と金属との膨張率の違いや結晶構造の違い等から、セラミックス被膜が剥離し易かった。一方、金属酸化物は、金
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
属を酸化処理することにより金属表面に酸化被膜として形成されるため、金属酸化物は金属から剥離しにくく、被膜強度の大きな金属材料とすることができる。
［００２６］
従って、金属の表面に形成された金属酸化物被膜として、正電荷誘起領域と負電荷誘起領域とを有する金属酸化物被膜を有する金属材料は、優れた親水性を有しつつ被膜強度も大きくなると考えられる。
［００２７］
ここで、金属酸化物の分極処理は、一般に、２つの電極を用い、金属酸化物に電圧を印加することにより行われるが、金属自体は電気を通し易いため、金属材料を２つの電極に接触させて電圧を印加すると通電してしまい、分極処理をすることができないことがある。
しかし、後述する非接触タイプの分極処理方法、すなわち、金属酸化物を、前記第１の電極と前記第２の電極との少なくとも一方には非接触状態で、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、０．５ｋＶ／ｃｍ以上の電場勾配が形成されるように前記第１の電極と前記第２の電極とに電圧を印加する方法によれば、金属材料の表面に金属が露出している場合でも通電することなく金属酸化被膜を分極処理することができる。
また、かかる非接触タイプの分極処理方法によれば、金属酸化物被膜の表面に突起物があったり、窪んでいる等、凹凸状に変形している場合でも、そのような凹凸形状の電極を製造することなく分極処理を施すことができる。
［００２８］
以下、本発明の金属酸化物、金属材料、生体親和材料、及び金属酸化物の製造方法について詳細に説明する。
［００２９］
＜金属酸化物＞
本発明の金属酸化物は、正電荷誘起領域と負電荷誘起領域とを有する金属酸化物である。
［００３０］
金属酸化物は、金属が酸化して得られる化合物であれば特に制限されず（ただし、セラミックスを除く）、例えば、酸化鉄、酸化銅、酸化ケイ素、酸化チタン等が挙げられる。また、金属酸化物を構成する金属は、上記のような鉄、銅、チタン等の金属単体に限られず、当該金属
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
単体を含む合金（例えば、チタン合金、コバルトクロム合金等）、ステンレス鋼等の公知の金属であってもよい。
［００３１］
分極された金属酸化物を表面に有する金属材料を、人工骨や人工歯根、骨折固定材などの生体内で使用する生体材料として利用する場合は、上記金属として具体的には、たとえば、ＳＵＳ３１６Ｌなどのステンレス鋼、Ｃｏ−Ｃｒ合金、ＣＯＰ合金（Ｆｅ−２０Ｃｒ−２０Ｎｉ−２０Ｃｏ−４Ｍｏ−０．２Ｐ〔単位は質量％〕）、チタン、及び、Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ合金、Ｔｉ−Ａｌ−Ｎｂ合金等のチタン合金を用いることができる。
また、血管に代表される人体の管状の部分を管腔内部から広げる網目の筒状の金属であるステントを、金属酸化物を構成する金属として用いてもよい。
［００３２］
上記の中でも、金属酸化物を構成する金属としては、金属酸化物を形成し易い金属であることが好ましく、特に、バルブ金属が好ましい。バルブ金属とは、陽極酸化により金属表面がその金属の酸化物の被膜で一様に覆われた場合に、優れた耐食性を示し、その酸化被膜が電流を一方方向にのみ流して逆方向には非常に流しにくい金属である。例えば、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、タングステン、ビスマス、アンチモン等が挙げられる。
バルブ金属の中でも、生体親和性の観点から、チタンを用いることが好ましい。
［００３３］
本発明の金属酸化物の形状は特に制限されず、板状、薄膜状、円盤状、多面体状、円柱状、粒状等の形状が挙げられる。
また、金属酸化物が粒子である場合には、例えば、平均粒径が０．１μｍ〜１０００μｍであるものを用いることができる。好ましくは１μｍ〜５００μｍ、より好ましくは１０μｍ〜３００μｍの粒子である。平均粒径は、例えば、顕微鏡法、光走査法及びレーザー回折散乱法等によって測定することができる。また、金属酸化物粒子は多孔質状の粒子であってもよい
［００３４］
また、ヒトや動物の骨格を形成する骨の代替部材として利用可能な、人工
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
ＭＡＯ処理は、特に、バルブ金属の酸化に好適である。バルブ金属以外の金属、例えば、ステンレス鋼やコバルトクロム合金の酸化は、ＭＡＯ処理によらなくてもよい。
［００３７］
なお、金属の酸化処理方法の詳細（電解液や酸化処理条件等）および金属酸化物の分極処理の詳細は、後述する「金属酸化物の製造方法」にて詳細に説明する。
［００３８］
＜金属材料＞
本発明の金属材料は、金属の表面の少なくとも一部に、既述の本発明の金属酸化物を有する。すなわち、金属材料の金属表面は、部分的に、または全面に金属酸化物被膜が形成されている。
本発明の金属材料を構成する金属（以下、「支持金属」とも称する）と、支持金属表面に形成される金属酸化物を構成する金属（以下、「被膜金属」とも称する）とは同じでも同じでなくてもよい。
［００３９］
被膜強度の観点からは、本発明の金属材料は、前記金属、及び前記金属酸化物を構成する金属が、同一の金属であることが好ましい。つまり、支持金属と被膜金属とは同じであることが好ましく、すなわち、金属表面を酸化処理することにより酸化被膜が形成されている状態であることが好ましい。例えば、支持金属としてのチタンに酸化チタン被膜が形成された金属材料等が挙げられる。
［００４０］
金属に酸化被膜を形成する方法としては、支持金属と被膜金属が同一である場合には、前記加熱酸化法や前記陽極酸化法により、支持金属を、酸化処理をすることが挙げられる。加熱酸化法や陽極酸化法による酸化処理をすることで、金属を大気中に放置した場合よりも金属酸化物被膜の膜厚を厚くすることができる。中でも、親水性向上および骨芽細胞等の生体細胞等の付着容易性の観点から、マイクロアーク酸化（ＭＡＯ）処理が好ましい。
［００４１］
金属表面に形成する金属酸化物被膜の膜厚は、特に限定されず、その用途に応じて適宜選択することができるが、本発明の金属材料を生体材料として
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
ＭＡＯ処理の利点の１つは、既述のとおり金属酸化物表面多孔質にし、親水性を向上することができることであるが、さらには、電解質の構成と濃度を制御することによって金属酸化物内にＣａイオンとＰイオンを取り込み得ることにある。本発明の金属酸化物や金属材料を生体材料として用いる場合には、金属酸化物表面に接する骨芽細胞等の再生、増殖が迅速に行われることが好ましく、金属酸化物内にＣａイオンとＰイオンが取り込まれていることにより、骨芽細胞等の再生、増殖の迅速化を期待することができる。
［００５９］
電解液としては、硫酸、リン酸などの酸溶液、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ溶液、カルシウムとリン酸塩を含有する電解液等を用いることができ、中でも、金属酸化物内にＣａイオンとＰイオンを取り込み得るとの観点から、カルシウムとリン酸塩を含有する電解液を用いることが好ましい。
カルシウムとリン酸塩を含有する電解液は、具体的には、酢酸カルシウム、グリセロリン酸カルシウム等が挙げられる。
また、電解質の濃度は、０．０１ｍｏｌ／Ｌ〜１ｍｏｌ／Ｌであることが好ましい。
［００６０］
電解槽にかける電圧の大きさは、酸化処理する金属にもよるが、１００Ｖ〜６００Ｖであることが好ましい。
酸化処理する金属がチタンである場合には、２５０Ｖ〜４００Ｖであることが好ましい。
［００６１］
電圧をかける長さ（すなわち、酸化処理の長さ）は、目的とする金属酸化物被膜の膜厚等により異なるが、通常、０．５秒〜２０分である。電圧をかける時間が長いほど酸化被膜の膜厚は大きくなり、金属全体を金属酸化物にすることも可能である。
［００６２］
電解槽内の温度（すなわち、電解質の温度）は、電解質の電離度は温度にも依存することから、室温〜４０℃であることが好ましい。
［００６３］
〔分極化工程〕
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
／ｃｍであることが好ましい。
［００６６］
電圧をかける長さ（分極処理をする長さ）は、通常、１０分〜１２０分であり、長いほど蓄積電荷量が多く得られる。
分極処理に用いる電極としては、白金、ステンレス鋼等が挙げられるが、生体材料用には白金が好ましい。分極処理に用いる電極の形状は、一般に平面板状であるが、分極しようとする金属酸化物表面の形状に合わせて用いることが好ましい
［００６７］
分極処理の対象である金属酸化物の形状や形態は、特に制限されず、形状としては、板状であっても、円筒状であっても、粒状であってもよいし、凹凸表面や多孔質状の表面を有する形状であってもよい。また、形態としては、金属表面に部分的に形成された金属酸化物のように、金属酸化物の領域と金属の領域とが隣接して存在していている形態でもよい。
［００６８］
金属酸化物の表面が凹凸表面もしくは多孔質状である場合、金属酸化物が粒状である場合等、分極処理の電極を金属酸化物表面の形状に合わせられない場合や、金属酸化物領域のそばに金属領域がある場合、金属が金属酸化物被膜で覆われているものの、２つの電極を接触させると通電して分極処理を行うことができない金属酸化物については、後述する電極非接触分極法により金属酸化物を分極処理することが好ましい。
［００６９］
−電極非接触分極−
電極非接触分極とは、本発明の金属酸化物の製造方法における分極化工程が、金属酸化物を、前記第１の電極と前記第２の電極との少なくとも一方には非接触の状態で、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、０．５ｋＶ／ｃｍ以上の電場勾配が形成されるように前記第１の電極と前記第２の電極とに電圧を印加する分極方法である
［００７０］
このように、第１の電極及び第２の電極のうち少なくとも一方の電極が金属酸化物と非接触な位置に配置された状態で、分極処理が行なわれるため、金属酸化物表面がどのような形状であっても容易に分極処理することができ
【手続補正書】
【提出日】平成24年7月30日(2012.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン、チタン合金、及びコバルトクロム合金からなる群より選択される１つの金属の酸化物からなり且つ正電荷誘起領域と負電荷誘起領域とを含む分極化された金属酸化物の被膜を、その表面の少なくとも一部に有する生体親和材料。
【請求項２】
前記被膜が凹凸状の表面を有するかまたは多孔質状であり、且つ前記負電荷誘起領域が前記被膜の外表面に存在する、請求項１に記載の生体親和材料。
【請求項３】
前記被膜表面には、分極化される前よりも多くのＯＨ基が存在する、請求項１に記載の生体親和材料。
【請求項４】
チタン、チタン合金、およびコバルトクロム合金からなる群より選択される１つの金属からなる基材を酸化処理に供して製造される、結晶性の金属酸化物の被膜を、正極として作用する第１の電極と負極として作用する第２の電極との間の位置に、前記第１の電極と前記第２の電極との少なくとも一方には非接触な状態で配置すること、及び、
前記第１の電極及び第２の電極に電圧を印加すること、
により得られた、
正電荷誘起領域と負電荷誘起領域とを含む分極化された金属酸化物の被膜を、表面の少なくとも一部に有する生体親和材料。
【請求項５】
前記酸化処理は、マイクロアーク陽極酸化処理で実施される請求項４に記載の生体親和材料。
【請求項６】
前記電圧印加は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、０．５ｋＶ／ｃｍ以上の電場勾配が形成されるように行う請求項４に記載の生体親和材料。
【請求項７】
前記分極化された金属酸化物被膜が、凹凸状の表面を有するか、または多孔質状である、請求項４に記載の生体親和材料。
【請求項８】
チタン、チタン合金、およびコバルトクロム合金からなる群より選択される１つの金属からなる基材を酸化処理に供して、該基材の表面の少なくとも一部に、結晶性である前記金属の酸化物の被膜を形成することと、
前記結晶性の金属酸化物の被膜を、正極として作用する第１の電極と負極として作用する第２の電極との間の位置に、前記第１の電極と前記第２の電極の少なくとも一方には非接触な状態で配置し、前記第１の電極及び第２の電極に電圧を印加して、前記金属酸化物の被膜に正電荷誘起領域と負電荷誘起領域とを形成することを含む 分極処理に供することと、
を含む生体親和材料の製造方法。
【請求項９】
前記酸化処理は、マイクロアーク陽極酸化処理で実施される請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記電圧印加は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、０．５ｋＶ／ｃｍ以上の電場勾配が形成されるように行う請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記分極処理において、前記結晶性の金属酸化物の被膜が、前記第１の電極と前記第２の電極とのいずれか一方の電極に非接触状態であり、前記基材が、他方の電極に接触状態である請求項８に記載の方法。
【国際調査報告】
2011093414.tif 000047
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